3D打印技术尚处于起步阶段,还有很多问题需要解决。 1、力学方面 喷射过程中的剪切力和液滴的冲击力会对打印细胞液活性造成冲击。因此,“生 物墨水”的配制必须符合流体力学的要求,包括黏滞性、密度、表面张力等重要 参数。这些因素均可造成细胞的损失影响细胞的存活,从而不利于体外的培养。 同时打印前,打印过程中均要求所打印的细胞或分子保持液态,而打印后又要求 其必须立即凝固,以维持黏弹性状态。这种液态到固态的变化必须保证不引起细 胞、生物活性因子以及其他微粒的损伤,这也对3D打印的发展提出了相当大的 挑战。 2、生物支架材料: 生物支架材料要解决的问题有∶支架材料的可降解性及降解速率;材料的机械力 学强度;支架的最适孔径和孔隙率。适度的生物降解速率,指该降解速率需和组 织再生的速率相匹配,最后可完全吸收或可安全排出。合适的孔尺寸、高的孔隙 率(90%)和相连的孔形态,对于大量细胞的种植、细胞和组织的生长、细胞外基 质的形成、氧气和营养的传输、代谢物的排泄以及血管和神经的内生长起着决定 作用。虽然,支架的最适孔径尚无定论,但学者还是公认,几十到几百微米的孔 径对于细胞的迁移和长入支架内部通常认为是必需的。支架孔径过小,不利于细 胞的穿透,培养的细胞经过很长的时间,仍然依附于支架表面,未能穿透到支架 内部。支架孔径过大,不利于细胞的黏附和铺展,同样会妨碍细胞生长。 3、生物学方面 3D打印过程中必须优先考虑的问题就是如何保持细胞的活力以及产品的塑形。 3D打印必须处理好的几个生物学问题包括: A.所选择的打印方法对细胞和DNA既无毒性,也不会引起不可逆的损伤,在整个 打印过程中都要求是无菌化的 B.打印的构建物可以快速成型,成为有凝聚性的、具有机械稳定性的三维结构, 不能在打印后出现溶解或坍塌。 C.打印的构建物可以进行体外培养、增殖、分化、发育等后处理过程,要求构建 模型是具有组织或者器官三维特征的,能够模拟组织或者器官特异性的微结构和 微环境。3D 打印技术尚处于起步阶段，还有很多问题需要解决。 1、力学方面: 喷射过程中的剪切力和液滴的冲击力会对打印细胞液活性造成冲击。因此，“生 物墨水”的配制必须符合流体力学的要求，包括黏滞性、密度、表面张力等重要 参数。这些因素均可造成细胞的损失影响细胞的存活，从而不利于体外的培养。 同时打印前，打印过程中均要求所打印的细胞或分子保持液态，而打印后又要求 其必须立即凝固，以维持黏弹性状态。这种液态到固态的变化必须保证不引起细 胞、生物活性因子以及其他微粒的损伤，这也对 3D 打印的发展提出了相当大的 挑战。 2、生物支架材料: 生物支架材料要解决的问题有:支架材料的可降解性及降解速率;材料的机械力 学强度;支架的最适孔径和孔隙率。适度的生物降解速率，指该降解速率需和组 织再生的速率相匹配，最后可完全吸收或可安全排出。合适的孔尺寸、高的孔隙 率(90%)和相连的孔形态，对于大量细胞的种植、细胞和组织的生长、细胞外基 质的形成、氧气和营养的传输、代谢物的排泄以及血管和神经的内生长起着决定 作用。虽然，支架的最适孔径尚无定论，但学者还是公认，几十到几百微米的孔 径对于细胞的迁移和长入支架内部通常认为是必需的。支架孔径过小，不利于细 胞的穿透，培养的细胞经过很长的时间，仍然依附于支架表面，未能穿透到支架 内部。支架孔径过大，不利于细胞的黏附和铺展，同样会妨碍细胞生长。 3、生物学方面: 3D 打印过程中必须优先考虑的问题就是如何保持细胞的活力以及产品的塑形。 3D 打印必须处理好的几个生物学问题包括: A.所选择的打印方法对细胞和 DNA 既无毒性，也不会引起不可逆的损伤，在整个 打印过程中都要求是无菌化的。 B.打印的构建物可以快速成型，成为有凝聚性的、具有机械稳定性的三维结构， 不能在打印后出现溶解或坍塌。 C.打印的构建物可以进行体外培养、增殖、分化、发育等后处理过程，要求构建 模型是具有组织或者器官三维特征的，能够模拟组织或者器官特异性的微结构和 微环境