摘要
摘要： 随着科技的发展， 3D 打印技术越来越多样化也越来越先进，但仍有缺陷。将 3D 打印和医学材料的制造结合起来，能够创造更好的医疗效果。目前复合材料的前景最为广阔，因为其的制造方式和所具有的特殊性质能够在医学材料上占有一席之地，但要发现更加适合的材料需要更多的发现与试验。随着科学技术的发展， 3D 打印技术已经广泛应用于各个领域中，尤其在生物医学方面的应用受到了极大的关注。本文对 3D 打印技术和可用于 3D 打印的生物医用材料进行概述，包括医用金属材料、医用无机非金属材料、医用高分子材料及复合材料等，并对其发展前景进行展望。
关键词： 3D 打印技术；医用金属材料；非金属无机材料；高分子材料；复合材料
引言
3D 打印技术作为一种新型打印技术已经被广泛应用于多种技术领域。 3D 打印是通过一定的方法使材料逐层堆积而最终成为三维成品其基本原理便是：逐层打印，层层堆积。通过 3D 打印技术能够较为精准地制造更适合不同患者的各种不同的医用材料，在生物医学方面有很大的应用空间。 3D 打印技术不仅能够快速成型，同时也可以精确调控物体内部的孔隙结构。本文将介绍几种常见的 3D 打印方法以及适用于 3D 打印的材料。
1 3D 打印技术
1.1 光固化立体印刷（ SLA ）
光固化立体印刷技术的过程是通过计算机控制紫外线激光按固定路线扫射使树脂固化形成薄膜，树脂固化后再次控制工作台下降一定厚度，通过激光扫射再次使光敏树脂固化堆积，按照模型逐层堆积最终得出成品。其原料多为液态树脂，需具有光敏特性 [1] 。 SLA 技术应用较早，技术较为成熟，但成本较高，且形成产品后需要对产品进行清洗。
1.2 熔融沉积型（ FDM ）
将丝状的原料放入热熔喷头，通过加热使原料成为熔融状态，按照电脑的指定路径移动并通过喷头使原料挤出，使原料沉积冷却并沉积，最终形成三维成品 [2] 。熔融沉积型打印技术的原料通常是热塑性高分子材料原料较为广泛，造价不高，价格相对便宜，但精确度不高，难以制造更加精细的材料，并需要模具的支持。
1.3 选择性激光烧结（ SLS ）
选择性激光烧结是将原料铺陈在原料台上，红外线激光按照路径扫射使原料按照路径烧结固化，通过材料的层层烧结固化最终得到成品 [3] 。这类打印方法使用的原料更为广泛，如高分子材料，无机非金属材料，金属粉末等都可以作为原料，是目前打印技术中较为热门的一项技术，但因为其需要高温容易使高分子材料发生降解，且制作大型零件时容易发生变形。
1.4 与细胞结合的 3D 生物打印
这类打印技术是将活体细胞与其他原料混合打印而成，原料多为生物墨水：各类可聚合的水凝胶材料等 [4] 。因为这类打印技术的原料需要与活体细胞结合而后进行打印，对打印的材料有较高的要求，能够使用的材料较少。但因为其具有能在微观上控制活体细胞等原料的密度、分布等的特点，具有良好的生物兼容性和可塑性，在生物医用材料的打印方面有良好的前景 [5] 。
2 生物医用材料
2.1 医用金属材料
医用金属材料具有良好的力学强度，在代替人体骨骼和固定支架等方面有所应用，并且具有较好的可塑性，能生产更为精细化和精确的材料。这类材料在人体内能够保持一定的形状，但其力学硬度高于人体骨骼，生物兼容性较差，有时作为辅助骨骼生长或者固定的材料需要二次手术进行取出。因此，金属材料转化成纳米分子进行打印制成的产品比普通的金属医用制品具有更优异的性质。目前用于 3D 打印的金属材料多为钛合金，钴铬合金，不锈钢等合金。金属作为打印材料多转化为纳米材料。金属纳米材料相较于普通金属粉末材料打印出来的产品具有更好的性能，多采用光固化立体印刷和选择性激光烧结进行打印。新疆自治区人民医院将 3D 打印的钛合金骨小梁金属臼杯植入患者体内进行治疗， 3D 打印的骨小梁金属臼杯在临床上相较于骨水泥人工臼杯有更好的疗效，促进了手术后的恢复，降低了并发症的发病率，在临床上有较为广阔的前景 [6] 。医用金属材料打印的成品具有较好的性能，但因为需要转化为纳米材料，价格较为昂贵，不能广泛应用，有一定的局限性。
2.2 医用无机非金属材料
医用无机非金属材料主要为生物玻璃、羟基磷灰石、磷酸钙等，这类材料具有良好的耐腐蚀性和耐热性，质地坚硬，强度高但较脆且容易变形。因为人体骨骼的力学强度与某些无机非金属材料相近，所以作为骨替代，牙植入等材料被应用于医学领域方面。
出版日期
2020年04月07日（中国期刊网平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
