基于3D生物打印技术制备生物医用材料的研究进展

吴惠英

摘要： 3D生物打印技术以其特有的材料成型优势，为病患提供了个性化、精准化构建生物医用材料的有效途径，在生物医用领域表现出极大的应用潜力。文章使用不同于常规3D打印技术的3D生物打印技术，充分考虑成型后的支架材料需要满足组织工程材料的性能要求。利用3D打印技术将生物材料、细胞及活性因子相结合构建支架材料，在结构和功能上实现了较好的结合，主要介绍了3D生物打印技术在生物医用材料构建中的研究进展及其应用，该技术将在今后的生物医用材料制备中发挥巨大作用。

关键词： 3D生物打印;生物材料;生物相容性;个性化;支架构建;应用价值

中图分类号： TS102.512   文献标志码： A   文章编号： 1001-7003（2019）06-0038-08   引用页码： 061107

Abstract： With its unique material molding advantages， 3D bioprinting technology provides an effective way for patients to construct biomedical materials in an individualized and precision way， showing great application potential in the biomedical fields. Different from conventional 3D printing technology， 3D bioprinting technology fully considered that the scaffold material after molding should meet the performance requirements of tissue engineering materials. Biomaterials， cells and active factors were combined to construct scaffold materials with 3D printing technology， and the scaffold materials well combined structure and function. This paper mainly introduced the research progress and application of 3D bioprinting technology in the construction of biomedical materials， which would play a huge role in the preparation of biomedical materials in the future.

Key words： 3D bioprinting; biomaterials; biocompatibility; individuation; scaffold constitution; application values

3D打印（3D printing）技术是指借助计算机通过层层堆积来形成三维实体的制造技术[1]，它突破传统减材制造的原理，在不增加生产时间和成本的前提下能够实现传统技术无法制造的结构，全新开辟了数字设计空间，吸引了航空航天[2]、模具加工[3]、组织工程[4]等领域专家的目光，努力尝试3D打印技术的全新应用。在过去的几十年中，再生医学领域在制造功能性组织替代品方面取得显著进步，但制备精准且具有仿生特性的组织工程支架的能力仍表现出局限性。伴随3D打印技术的发展与渗透，在生物医用领域，目前已尝试采用3D生物打印（3D bioprinting）技术制造人工骨骼、人工皮肤、人工肾脏等人体器官[5]。

3D生物打印技术是基于计算机三维模型，并通过离散-堆积的方法[6]，根据仿生形态、生物体的功能及细胞微环境等方面的要求，将生物材料或细胞打印出兼具复杂结构和功能的生物功能材料[7]。3D生物打印提供了前所未有的多功能性，可以共同传递细胞和生物材料，并精确控制其成分比例及空间分布精度，个性化和精准化是未来医学的发展趋势[8]。利用3D生物打印技术实现细节形状、结构和目标组织结构的个性化再现将成为今后医学的发展方向，3D生物打印技术也会在生命科学领域被广泛应用。

本文简述了3D生物打印技术在国内外生物医用材料中的研究现状，并对3D生物打印的不同方式及特点进行了归纳，分析了可以用于3D生物打印的生物医用高分子材料及特性，最后介绍了3D生物打印技术在骨骼、矫形外科、皮肤、软骨等生物医用领域的应用。

1 3D生物打印技术在国内外的发展现状

3D生物打印技术表现出低成本、快速并可以实现对患者进行特定复杂结构的按需设计和制造。2009年，韩国Kim等[9]使用微型SLA技术制备组织工程支架材料，并分析研究植入物的性能稳定性。2010年Oranovo公司利用3D生物打印技术首次打印人工动脉，进一步明晰了3D生物打印在生物医用领域中组织构建的作用，后期也通过动物实验证实3D生物打印用于器官移植的可行性[7]。英国Sawkins等[10]利用3D生物打印技术制备出力学性能稳定用于骨修复的支架材料，屈服应力达到1.22MPa。哈佛大学Kolesky等[11]利用3D生物打印技术制备具有异构细胞结构的人工血管。Lee等[12]制备出内径只有1mm的水凝胶状管道模型，Koch等[13]把混有细胞的胶原物质作为3D生物打印原料，探讨其用于皮肤再生的研究价值。

中国每年都会有将近百万因器官衰竭需要进行移植的病人[6]，但供体数量有限，与需求数量相差甚远。3D生物打印技术提供了利用3D打印的方法构建人体所需器官，进行病损组织的替换，这为器官移植提供了非常大的空间[14]。在国内使用的大部分3D打印材料是国外进口，因此造成3D生物打印的成本更高，普及或是产业化推广都面临着一定的困难。清华大学徐弢等[15]将心肌细胞混入生物材料进行3D生物打印动物心脏，并发现细胞在构建体中能够跳动，揭示构建的器官有一定功能性。Hsieh等[16]以温敏生物材料中加入神经干细胞为原料，利用3D生物打印技术探讨构建体在中枢神经修复应用的可行性。3D生物打印技术需要综合考虑材料、细胞及影响细胞生长分化的因素，需要将生物材料学、细胞生物学、医学等学科进行交叉运用，相信通过国内研发团队的不断深入，3D生物打印技术将会为生物医用材料的研發发挥优势作用。

2 3D生物打印技术分类及特点

3D生物打印技术不同于传统工程学中所涉及到的3D打印，它在构建支架材料过程中把组织工程、再生医学与3D打印有机结合，将影响支架材料活性的因素，如材料、细胞、生长因子都作为考虑因素[17-18]。3D生物打印从工作原理差异性上可以分成喷墨生物打印（Inkjet bioprinting）、微挤压成型生物打印（Microextrusion bioprinting）和激光辅助生物打印（Laser-assisted bioprinting）[19]等三种类型。

2.1 喷墨3D生物打印

喷墨3D生物打印是以液滴形式的生物材料作为打印原料，可升降式平台取代纸张，通过升降平台的控制来调节喷头升降，依靠声波或热的作用使生物材料滴落，层层堆积形成三维的立体构造（图1）[7]。目前学者们正朝高分辨率、高精确度含细胞液滴的3D生物打印努力，液滴体积1～300pL，喷射速度1～10000滴/s，能够准确打印宽约50μm的图形[20]。喷墨3D生物打印机打印墨水的挤出方式可以分为热驱动、声波驱动[21]，声波驱动能够有效控制液滴大小，更重要的是能够防止热或外界压力等因素对喷墨生物材料性能的影响，同时还可以控制液滴的大小，但对材料的黏度有所限制;热驱动主要是通过局部电加热打印头形成气泡，通过压力脉冲使液滴从喷嘴处脱离[22]，打印效率高、成本低，但由于热和外力作用与生物材料易使其堵塞喷头，出现液滴大小不匀等。目前喷墨3D生物打印对打印墨水的形式要求为液态，在一定程度上限制了应用，此外在打印过程中容易破坏细胞，因此，在工艺优化方面仍面临巨大挑战。

2.2 微挤压成型生物打印

微挤压成型生物打印是将热熔性生物材料加热熔融，生物材料首先被抽成丝，再将其送进热熔喷头，在喷头内加热呈熔融态，打印喷头沿着截面轮廓及填充轨迹进行运动，并将黏流态的生物材料依据计算机分层数据的控制路径，在指定位置处沉积与周围材料粘连、凝固成形[19]。打印过程中生物材料由熔融态转变为固态，其中含有的细胞等微粒很容易在这过程中失去活性，造成细胞的存活率较低。

2.3 激光辅助生物打印

激光辅助生物打印是在玻璃板吸收层上用激光聚焦脉冲产生一个高压液泡，直接将包含细胞的生物材料推送到接收基材上面（图2）[23]。由于打印喷头是开放式的，因此避免了喷头堵塞现象，细胞受到的损伤也相对较小，细胞的存活率大于95%，但如果以各类型细胞混合材料为打印原料难度较大，价格高昂，临床应用受到影响[7]。

3 可作为生物墨水的生物医用高分子材料

3D生物打印证实了生物材料的可印刷性，生物医用高分子材料的研发应用为3D生物打印具有力学可调节性、可生物降解性且具有生物活性的生物支架材料提供了有利保障。3D生物打印的主要瓶颈之一仍是“生物墨水”缺乏多样性，因此，研发可作为生物墨水的生物医用高分子材料是推动3D生物打印技术不断完善的重要环节。3D生物打印材料需要满足可打印性、生物相容性、降解性、无毒性[24-25]，并能促进细胞的生长、分化与增殖且具有一定的机械性能[26]，3D生物打印可以将细胞与打印材料结合成水凝胶网络结构[27]，实现对细胞保护和细胞增殖的构型。因此，用来作为生物墨水的生物医用高分子材料的性能也很重要，它是用来装载细胞为其提供与细胞外基质（ECM）相似的外部微环境。目前丝素蛋白、海藻酸钠、聚乳酸、聚乙交酯、聚己内酯等材料是在3D生物打印领域应用较为广泛的生物医用高分子材料，在黏度和表面张力等方面都能够满足生物墨水的性能要求。

3.1 丝素蛋白材料

熊思[28]以丝素蛋白材料为主要原料，利用3D生物打印的方式制备具有生物活性的支架材料（3DG-SF）用于皮肤修复，并在丝素蛋白材料上复合磺酸根（SO3）及利于皮肤修复的细胞生长因子（FGF-2）共同构建多孔网格状的三维支架。经过体外的细胞培养试验及体内动物模型试验证明，该结构在皮肤损伤修复过程中具有一定的治疗作用，在皮肤再生领域将会有广泛的应用前景[29]。

孙凯等[30-31]以丝素蛋白与和胶原蛋白作为打印材料，通过调配两种材料的质量比例来进行3D生物打印。研究表明，充分利用3D生物打印技术的优势，能够控制支架材料的孔隙形状、结构、孔隙率及力学性能，当丝素与胶原质量比为为4 ︰ 2时，软骨组织支架材料的理化性及生物相容性最优，证明3D生物打印技术在软骨组织支架材料的成形制备方面能够发挥其优势。

袁清献等[32]提取再生丝素蛋白和II型胶原蛋白，并以质量比为7 ︰ 3的比例均匀混合作为打印原料，结合低温3D生物打印和冷冻干燥两种技术构建以丝素蛋白-II型胶原为原料的软骨支架材料，通过对原料的混合比例、打印和挤出速度的调节可改变支架材料的力学性能、支架密度、孔隙率。研究表明，随着材料的应变率的增加，弹性模量也增加，有利于细胞增殖速度的加快，相对支架内部来说，细胞在软骨支架的表面黏附、生长、增殖较多，满足软骨支架材料的性能要求，为今后临床应用提供研究基础[33]。

3.2 聚乳酸（PLA）

聚乳酸（PLA）是一种新型的生物医用高分子材料[34]，能够通过水解的代谢方式在体内循环，对生物体不会产生不良影响，PLA表现出无毒、可生物降解、可诱导细胞生长、可降解和吸收等特点，但是PLA也存在强度不高、脆性大、耐热性较差的不足，有关学者引入了协同增韧剂改善PLA的韧性和刚性，打印温度调整到200～300℃时可用于打印，使其在3D生物打印过程中保证打印过程流畅，表面光洁度提高，尺寸稳定性得到明显改善，被广泛应用于组织再生和修复载体材料[35]。刘丹[36]研究了不同比例的羟基磷灰石（HA）/PLA，通过3D生物打印技术构建复合支架的可行性，研究表明，通过溶液共混调整HA、PLA的比例，能够达到3D生物打印技术要求，调节支架材料的性能，实现口腔種植体的个性化设计。

3.3 聚乙交酯（PGA）

聚乙交酯（PGA）是一种可用于3D生物打印的可生物降解的新型生物医用高分子材料，它在没有特殊酶参与的情况下也可以体内降解，降解的最终产物是CO2和H2O。通过开环聚合、直接缩聚的方法来合成PGA，但这种高分子材料的降解速度和强度衰减较快，容易引发组织的不良反应。

3.4 聚己内酯（PCL）

聚己内酯（PCL）也是一种可生物降解的新型生物医用高分子材料，PCL加热后可以呈现出优异的黏弹性及流变性，适宜用作3D生物打印。它在生物体内性能较稳定，三年内不会出现有毒降解物[37]，因此也被用作支架材料，可以对打印成型的支架材料进行修饰，也可以直接在其主链的侧链修饰。Ranjith等[24]以PCL为原料，通过模拟细胞特性，利用3D生物打印技术构建器官结构探讨用于心血管疾病的3D生物打印的局限及未来。

3.5 聚醚醚酮（PEEK）

聚醚醚酮（PEEK）是一种较为常用的生物相容性较好3D打印材料或辅助材料[38]，具有较好的韧性、强度和射线可透性，以聚醚醚酮为原料制备的3D打印体热稳定性良好[39]，但因其熔点高，加工过程相对复杂，通常以选择性激光烧结法来进行3D打印。张钰[40]扫描人体内踝骨，并将数据转换3D建模，利用3D生物打印方式实现了针对患者病患处特定化设计的效果，获得了内部是闭孔结构的胫骨假体。美国OPM公司用聚醚醚酮为原料，利用3D生物打印方式构建的假体成功替换了一名病人头骨的75%[41]，成功证明了通过3D生物打印来构建假体的可行性。

3.6 生物陶瓷材料

早在18世纪初，生物陶瓷在医学领域如牙科和整形外科等领域有所应用，具有一定抗压强度及骨诱导性，但由于材料硬且脆造成加工困难而没有得到普及。伴随3D生物打印技术的成熟[41]，部分的生物陶瓷可以利用3D生物打印加工成型，在产品结构复杂度更高的同时，修复材料成型所需时间和成本都有不同程度的降低，但由于生物陶瓷脆性较大，目前还限于硬组织的修复应用。

4 3D生物打印在生物医用领域的应用

利用3D生物打印技术打印支架，是先借助软件或扫描数据对预组装结构进行3D建模，再选择混有细胞的3D生物打印材料，依据结构及材料特性进行成形参数的选择，最后将成形的支架材料进行固化，再放进培养箱中培养，促进细胞在支架上的黏附、生长、增殖[42]。

4.1 骨 骼

骨骼是能够支持、保护人体的重要组织，因疾病及外力因素易导致骨骼损伤，由于患者个体及损伤部位的差异，对于骨骼构建也需要个体化构造才能满足差异化需要[43]。过去骨骼修复手术的难度较大，从修复材料的自体骨逐步转变为人工骨，但人工骨除了容易出现排异性还无法实现个性化设计。随着3D打印技术的推进，利用3D生物打印技术构建人工骨能够缩短生产周期，省去传统铸模过程中模具的制备，且可以将可生物降解、生物相容性好的生物医用材料用于打印人工骨（图3）[10]，精确度提高，使个性化骨损伤修复治疗成为可能[44]，同时降低由于材料植入导致的排异性对人体的伤害。Solaiman等[45]以磷酸三钙等材料为原料，3D生物打印制备多孔支架，并检测支架材料力学性质，研究表明该支架材料利于骨缺损的修复;He等[46]利用3D生物打印技术制备半膝关节及多孔人工骨，将两者组装为半膝关节的假体用于损伤关节的修复及功能恢复;Weinand等[47]利用3D生物打印技术精确制备人体的拇指骨骼;伍卫刚等[48-49]利用3D生物打印技术制备了一种可提供药物缓释和控释特性的载药人工骨，细胞在支架表面能黏附、生长、分化、增殖。

4.2 矫形外科

矫形外科主要涉及颌面骨缺损和面部（鼻、耳）微整形，对于精细度要求较高，颌面部在进行外科手术时需要对其血管、神经进行精准解剖，但由于其结构的复杂性，很难做到人体植入物与颌面部的结构精准吻合。3D生物技术的运用，可以将CT扫描、CAD重建等综合运用，制备与颌面部完全一致的替代物，用时少且有效恢復颌骨的轮廓及功能，如图4所示。Nickels[50]采用3D生物打印技术制备人工下颌骨，植入患者替换部位，术后外观良好，并恢复了部分的发音和吞咽功能。周冰等[51]利用CAD/CAM软件，3D生物打印制作鼻赝复体的模型结构，该模型具有较好的表面形态和外观仿真效果，与患者自身缺损区的皮肤有较好的贴合，在一定程度上实现了个性化修复外鼻缺损。

4.3 皮 肤

3D生物打印技术能逐层构建具有多层状的皮肤结构，Binder等[52]利用3D生物打印技术实现将细胞、生物材料和生物活性大分子置于特定目标位置，使用按需滴落的输送机制来构造生物结构，他们精准打印人工皮肤用于小鼠伤口皮肤修复。Liu等[53]以明胶、海藻酸钠为原料，利用3D生物打印技术制备具有网格结构的创面支架材料（图5），分析在创面修复过程中伤口愈合情况，研究表明，细胞能够在该支架表面生长，有助于伤口愈合及愈合质量。Hahn等[54]将人真皮细胞注入到凝胶中，利用3D生物打印技术将细胞黏附在暴露的凝胶的表面，从而控制打印材料的结构，使其与伤口皮肤贴合。

4.4 软 骨

软骨组织中没有血管分布，细胞代谢活性低，损伤后的自修复能力不好，目前针对软骨组织研究多数处于实验探索。徐奕昊等[55]利用3D生物打印辅助制备鼻翼软骨（图6），并进行了体外细胞培养和裸鼠皮下支架植入实验，研究表明文中制备的鼻翼软骨的形态与人体鼻翼软骨相似。袁清献等[32]研究了关节软骨的损伤修复，即以丝素蛋白和Ⅱ型胶原单位为原料，利用3D生物打印技术制备软骨支架，检测细胞在支架材料上的生长情况。

4.5 其 他

3D生物打印技术应用于人工血管研发也逐年增多，陈果等[56]将医学影像、数字重构、3D生物打印技术综合运用，第一次尝试在体外构建血管模型并获得成功（图7），分析血管支架最优手术方案。在仿生心血管研发方面，3D生物打印技术能够发挥其方便有效的优势，Ranjith等[24]利用3D生物打印技术制备几何形状各异的器官结构，尝试心血管研究和治疗工作，但目前该技术仍在起步阶段。Lueders等[57]结合病人的CT数据，采用3D生物打印技术构建心脏瓣膜支架材料，实现了个性化的快速制造。

5 结 论

3D生物打印技术在生物支架材料构建过程中要充分考虑到材料的生物相容性、可降解性、力学性等因素，还要将细胞在支架材料中的生长、黏附和增殖等问题考虑在内。基于3D生物打印技术制备生物医用材料在个性化、精准化治疗方面表现出了极大的优势，这将为个性化治疗提供可行性，但由于受到技术和材料的局限，目前该技术尚未得到规模化应用。研究表明这项技术将会受到越来越多的重视，对组织工程领域的研究探索将会产生巨大推动和突破。

参考文献：

[1]JIANG J， YI H G， CHO D W. 3D printed tissue models： present and future [J]. ACS Biomaterials Science & Engineering， 2016， 2（10）： 1722-1731.

[2]SHIRAZI S F S， GHAREHKHANI S， MEHRALI M， et al. A review of metal additive manufacturing technologies [J]. Science and Technology of Advanced Materials， 2016， 16（3）： 33-50.

[3]郭玉雄， 崔可建， 轩钦， 等. 3D打印生物医用材料研究进展[J]. 高分子通报， 2017（8）： 18-26.

GUO Yuxiong， CUI Kejian， XUAN Qin， et al. A review： surface modification of 3D printing complex architectures [J]. Polymer Bulletin， 2017（8）： 18-26.

[4]NOH S J， MYUNG N， PARK M， et al. 3D bioprinting for tissue engineering [J]. Clinical Regenerative Medicine in Urology， 2017（9）： 105-123.

[5]王锦阳， 黄文华. 生物3D打印的研究进展[J]. 分子影像学杂志， 2016， 39（1）： 44-47.

WANG Jinyang， HUANG Wenhua. Research status and application of 3D bio-printing [J]. Journal of Molecular Imaging， 2016， 39（1）： 44-47.

[6]金嘉长， 王扬， 马维虎， 等. 3D生物打印技术在组织工程支架构建与再生中的应用进展[J]. 航天医学与医学工程， 2016， 29（6）： 462-468.

JIN Jiachang， WANG Yang， MA Weihu， et al. Application progresses of 3D-bioprinting technology in scaffold constitution for tissue engineering and tissue regeneration [J]. Space Medicine & Medical Engineering， 2016， 29（6）： 462-468.

[7]MURPHY S V， ATALA A. 3D bioprinting of tissues and organs [J]. Nature Biotechnology， 2014， 32（8）： 773-785.

[8]赵庆红， 郭俊卿， 高琰， 等. 3D打印技术在医疗领域的应用价值與展望[J]. 机械设计与制造工程， 2018， 47（6）： 1-5.

ZHAO Qinghong， GUO Junqing， GAO Yan， et al. Application and prospect of three-dimensional printing in the medical field [J]. Machine Design and Manufacturing Engineering， 2018， 47（6）： 1-5.

[9]KIM S H， LEE S J， CHO I S， et al. Rotational resistance of Surface-Treated mini-implants [J]. Angle Orthodontist， 2009， 79（5）： 899-907.

[10]SAWKINS M J， MISTRY P， BROWN B N， et al. Cell and protein compatible 3D bioprinting of mechanically strong constructs for bone repair [J]. Biofabrication， 2015， 7（3）： 35004.

[11]KOLESKY D B， TRUBY R L， GLADMAN A S， et al. 3D bioprinting of vascularized， heterogeneous Cell-Laden tissue constructs [J]. Advanced Materials， 2014， 26（19）： 3124-3130.

[12]LEE V K， LANZi A M， NGO H， et al. Generation of multi-scale vascular network system within 3D hydrogel using 3D bio-printing technology [J]. Cell and Molecular Bioengineering， 2014， 7（3）： 460-472.

[13]KOCH L， DEIWICK A， SCHLIE S， et al. Skin tissue Generation by laser cell printing [J]. Biotechnology Bioengineering， 2012， 109（7）： 1855-1863.

[14]OBRIEN C M， HOMES B， FAUCETT S， et al. Three-dimensional printing of nanomaterial scaffolds for complex tissue regeneration [J]. Tissue Engineering： Part B， 2015， 21 （1）： 103-114.

[15]徐弢. 3D打印技术在生物医学领域的应用[J]. 中华神经创伤外科电子杂志， 2015，1（1）： 57-58.

XU Tao. 3D printing technology in the field of biomedicine [J]. Chinese Journal of Neurotraumatic Surgery （Electronic Edition）， 2015，1（1）： 57-58.

[16]HSIEH F， LIN H， HSU S. 3D bioprinting of neural stem cell-laden thermoresponsive biodegradable polyurethane hydrogel and potential in central nervous system repair [J]. Biomaterials， 2015， 71（8）： 48-57.

[17]史建峰， 王涵， 王迎， 等. 3D 生物打印技術的发展与应用[J]. 医疗装备， 2017，30（17）： 202-204.

SHI Jianfeng， WANG Han， WANG Ying， et al. Development and Application of 3D Bioprinting [J]. Medical Equipment， 2017， 30（17）： 202-204.

[18]COX S C， THOMBY J A， GIBBONS G J， et al. 3D printing of porous hydroxyapatite scaffolds intended for use in bone tissue engineering applications [J]. Materials Science Engineering： C， 2015， 47： 237-247.

[19]郭鹏， 林慧宁， 姜光瑶， 等. 3D 生物打印技术与器官移植[J]. 四川解剖学杂志， 2015， 23（2）： 34-36.

GUO Peng， LIN Huining， JIANG Guangyao， et al. 3D bio-printing of transplantable organs- a brief landscape [J]. Sichuan Journal of Anatomy， 2015， 23（2）： 34-36.

[20]DERBY B. Inkjet printing of functional and structural materials： fluid property requirements， feature stability， and resolution [J]. Annual Review of Materials Research， 2010，40（1）： 395-414.

[21]朱敏， 黄婷， 杜晓宇， 等. 生物材料的3D打印研究进展[J]. 上海理工大学学报， 2017， 39（5）： 473-484.

ZHU Min， HUANG Ting， DU Xiaoyu， et al. Progress of the 3D printing technology for biomaterials [J]. Journal of University of Shanghai for Science and Technology， 2017， 39（5）： 473-484.

[22]KADOR K E， GROGAN S P， DORTHE E W， et al. Control of retinal ganglion cell positioning and neurite growth： combining 3D printing with radial electrospun scaffolds [J]. Tissue Engineering Part A， 2016，22（3/4）： 286-294.

[23]王红， 韩芳芳， 胡海龙. 生物医用高分子材料在3D打印技术方面的研究进展[J]. 中国医疗器械信息， 2017， 23（3）： 22-24.

WANG Hong， HAN Fangfang， HU Hailong. Biomedical polymer materials in the progress of 3D printing [J]. China Medical Device Information， 2017， 23（3）： 22-24.

[24]RANJITH K K， ZHU Kai， LI Jun， et al. Fabrication of arbitrary 3D components in cardiac surgery： from macro-， micro- to nanoscale [J]. Biofabrication， 2017， 9（3）： 28-44.

[25]GUVENDIREN M， MOLDE J， SOARES R， et al. Designing biomaterials for 3D printing [J]. ACS Biomaterials Science & Engineering， 2016， 2（10）： 1679-1693.

[26]LIU M， LIU N， ZANG R， et al. Engineering stem cell niches in bioreactor [J]. World Journal of Stem Cells， 2013， 5（4）： 124-135.

[27]罗文峰， 杨雪香， 敖宁建. 生物医用材料的3D打印技术与发展[J]. 材料导报， 2016， 30（13）： 81-86.

LUO Wenfeng， YANG Xuexiang， AO Ningjian. A review of three dimensional printing technologies for biomaterial applications [J]. Materials Review ， 2016， 30（13）： 81-86.

[28]熊思. 丝素蛋白的降解性能及其三维打印生物活性支架在皮肤修复中的应用研究[D]. 杭州： 浙江大学， 2015.

XIONG Si. Degradation of Silk Fibroin and the Application of 3D-Printed Bio-Inducible Scaffold in Skin Tissue Engineering [D]. Hangzhou： Zhejiang University， 2015.

[29]WU Y， ZHU S A， XIONG S， et al. A bi-lineage conducive scaffold for osteochondral defect regeneration [J]. Advanced Functional Materials， 2014， 24： 4473-4483.

[30]孫凯， 李瑞欣， 范猛， 等. 3D打印丝素蛋白/胶原蛋白支架的制备及性能[J]. 中国组织工程研究， 2017， 21（2）： 280-285.

SUN Kai， LI Ruixin， FAN Meng， et al. Three-dimensional printed silk fibroin/collagen scaffold and its performance [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research， 2017， 21（2）： 280-285.

[31]孙凯， 年争好， 徐成， 等. 丝素蛋白复合胶原蛋白支架的制备及性能研究[J]. 中国修复重建外科杂志， 2014， 28（7） ：903-908.

SUN Kai， NIAN Zhenghao， XU Cheng， et al. Preparation and performance research of silk fobroin collagen blend scaffold [J]. Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery， 2014， 28（7）： 903-908.

[32]袁清献， 高丽兰， 李瑞欣， 等. 3D打印丝素蛋白-II型胶原软骨支架[J]. 山东大学学报（理学版）， 2018， 53（3）： 82-87.

YUAN Qingxian， GAO Lilan， LI Ruixin， et al. Silk fibroin-type Ⅱ collagen cartilage scaffold fabricated by 3D printing technology [J]. Journal of Shandong University （Natural Science）， 2018， 53（3）： 82-87.

[33]KAPFER S C， HYDE S T， MECKE K， et al. Minimal surface scaffold designs for tissue engineering [J]. Biomaterials， 2011， 32（29）： 6875-6882.

[34]贺超良， 汤朝晖， 田华雨， 等. 3D打印技术制备生物医用高分子材料的研究进展[J]. 高分子学报， 2013（6）： 722-732.

HE Chaoliang， TANG Zhaohui， TIAN Huayu， et al. Progress in the development of biomedical polymer materials fabricated by 3-dimensional printing technology [J]. Acta Polymerica Sinica， 2013（6）： 722-732.

[35]滕琴. 基于生物相容性的3D打印用高分子材料研究[J]. 现代盐化工， 2017， 44（5）： 29-30.

TENG Qin. Research on polymer materials for 3D printing based on biocompatibility [J]. Modern Salt and Chemical Industry， 2017， 44（5）： 29-30.

[36]刘丹. 基于3D 打印的PLA/HA复合支架的制备及其性能研究[D]. 兰州： 兰州大学， 2018.

LIU Dan. Synthesis and Properties of PLA/HA Composite Scaffold Based on 3D Printing Technique [D]. Lanzhou： Lanzhou University， 2018.

[37]刘许， 宋阳. 用于3D打印的生物相容性高分子材料[J]. 合成树脂及塑料， 2015， 32（4）： 96-99.

LIU Xu， SONG Yang. Biodegradable polymer material for three-dimensional printing technology [J]. China Synthetic Resin and Plastics， 2015， 32（4）： 96-99.

[38]许文慧， 于颖， 杨婷， 等. 新型可3D打印聚酰亚胺的制备及其性能研究[J]. 江西师范大学学报（自然科学版）， 2018， 42（4）： 405-410.

XU Wenhui， YU Ying， YANG Ting， et al. The synthesis and properties of new 3D-printable polyimide [J]. Journal of Jiangxi Normal University（Natural Science Edition）， 2018， 42（4）： 405-410.

[39]陈彩珠， 潘汉军. 3D打印高分子材料研究进展[J]. 工程塑料应用， 2016， 44（9）： 137-140.

CHEN Caizhu， PAN Hanjun. Research progress of 3D printing polymer materials [J]. Engineering Plastics Application， 2016， 44（9）： 137-140.

[40]张钰. 聚醚醚酮仿生人工骨3D打印热力学仿真及实验研究[D]. 长春： 吉林大学， 2014.

ZHANG Yu. Thermodynamic Simulation and Experimental Study of 3D Printing of Polyetheretherketone Bionic Artificial Bone [D]. Changchun： Jilin University， 2014.

[41]陳盛贵， 孙振忠. 基于生物相容性材料的3D打印骨骼修复技术的研究与应用[J]. 塑料工业， 2017， 45（3）： 165-168.

CHEN Shenggui， SUN Zhenzhong. Research and application of the 3D printing bone repair technology based on biocompatibility material [J]. China Plastics Industry， 2017， 45（3）： 165-168.

[42]马新芳， 张静莹. 骨组织工程支架材料的研究现状与应用前景[J]. 中国组织工程研究， 2014， 18（30）： 271-276.

MA Xinfang， ZHANG Jingying. Development of bone tissue engineering scaffold materials [J].Chinese Journal of Tissue Engineering Research， 2014， 18（30）： 271-276.

[43]INZANA J A， OLVERA D， FULLER S M， et al. 3D printing of composite calcium phosphate and collagen scaffolds for bone regeneration [J]. Biomaterials， 2014， 35（13）： 4026-4034.

[44]WATSON B M， KASPER F K， ENGEL P S， et al. Synthesis and characterization of injectable， biodegradable， phosphate-containing， chemically cross-linkable， thermoresponsive macromers for bone tissue engineering [J]. Biomacromolecule， 2014， 15（5）： 1788-1796.

[45]SOLAIMAN T， NEAL M， DAVIES A B， et al. 3D pronted tricalcium phosphate scaffolds： Effect of SrO and MgO doping on in vivo osteogenesis in a rat distal femoral defect model [J]. Biomaterial Science， 2014， 1（12）： 1250-1259.

[46]HE J K， LI D C， LU B H， et al. Custom fabrication of a composite hemi-knee joint based on rapid prototyping [J]. Rapid Prototyping Journal， 2006， 12（4）： 198-205.

[47]WEINAND C， GUPTA R， WEINBERG E， et al. Toward regenerating a human thumb in situ[J]. Tissue Engineering， Part A， 2009， 15（9）： 2605-2615.

[48]伍卫刚， 郑启新， 郭晓东. 基于三维打印技术的多孔載药人工骨支架的生物相容性研究[J]. 国际生物医学工程杂志， 2009， 32（5）： 260-264.

WU Weigang， ZHENG Qixin， GUO Xiaodong. Biocompatility of porous drug implant scaffolds based on 3D printing technology [J]. International Journal of Biomedical Science， 2009， 32（5）： 260-264.

[49]WU Weigang， ZHENG Qixin， GUO Xiaodong. A programmed release multi-drug implant fabricated by thlee-dimensional printing technology for bone tuberculosis therapy [J]. Biomedieal Material， 2009， 4（6）： 65005.

[50]NICKELS L. Worlds first patient-specific jaw implants [J]. Metal Powder Report， 2012， 67（2）： 12-14.

[51]周冰， 赵铱民， 吴国峰， 等. 选区激光烧结成型技术在鼻赝复体制作中的应用[J]. 中国激光， 2008， 35（10）： 1644-1648.

ZHOU Bing， ZHAO Yimin， WU Guofeng， et al. Application of selective laser sintering in fabricating nasal prostheses [J]. Chinese Journal of Lasers， 2008， 35（10）： 1644-1648.

[52]BINDER K W， ALLEN A J， YOO J J， et al. Drop-on-demand inject bioprinting： a primer [J]. Gene Therapy and Regulation： an International Interdisciplinary Journal， 2011， 1（6）： 1-19.

[53]LIU Jing， CHI Jinghua， WANG Kaixi，et al. Full-thickness wound healing using 3D bioprinted gelatin-alginate scaffolds in mice： a histopathological study [J]. International Journal of Experimental Pathology， 2016， 9（11）： 11197-11205.

[54]HAHN M S， TAITE L J， MOON J J， et al. Photolithographic patterning of polyethylene glycol hydrogels [J]. Biomaterials， 2006， 27（12）： 2519-2524.

[55]徐奕昊. 3D 打印技术辅助精细化构建组织工程鼻翼软骨的研究[D]. 北京： 北京协和医学院， 2014.

XU Yihao. Tissue Engineering of Human Nasal Alar CartilagePrecisely by Using 3D Print [D]. Beijing： Chinese Academy of Medical Sciences， 2014.

[56]陈果， 刘如川， 刘雳宇. 生物生态学的3D打印技术[J]. 科学， 2018， 70（4）： 1-6.

CHEN Guo， LIU Ruchuan， LIU Liyu. Bio-ecological 3D printing technology [J]. Science， 2018， 70（4）： 1-6.

[57]LUEDERS C， JASTRAM B， HETZER R， et al. Rapid manufacturing techniques for the tissue engineering of human heart valves [J]. European Journal of Cardio-thoracic Surgery， 2014， 46（4）： 593-601.