完美贴合身体的3D打印医疗植入物即将上市

生物打印新的器官和组织可以使所有人都可以获得移植物，但仍然需要几十年的时间。与此同时，科学家们已经将该技术重新用于3D打印生物相容性高精度硅胶植入物。

诸如生物材料或硅树脂之类的软材料难以进行3D打印，因为它们不能像3D打印机通常使用的更硬的塑料那样支撑自身。2015年，佛罗里达大学的Tommy Angelini实验室开发了一种3D打印软材料的新方法，将它们注入类似于洗手液的粒状凝胶中，该洗手液在沉积时支撑它们。

这允许他们使用水凝胶，硅树脂和其他聚合物印刷各种形状，包括允许外科医生在进行手术之前进行实践的器官复制品。他们还设法使用这种方法印刷活细胞，这表明它也有生物打印的希望。

但是，尽管近年来在生物打印方面取得了重大进展，但距离实际医疗用途还有几十年的时间。科技分析师IDTechEx预测，到2027年，全球3D生物打印市场将价值18亿美元，但这一增长将取决于药物筛选，化妆品和其他消费品的测试和开发等应用。

相比之下，硅胶已经广泛用于医疗植入物，包括用于排出体液的管，导管，起搏器和为气道设计的支架。能够3D打印这些设备可以使高度定制的植入物更便宜和更快地生产。

但是，两年前Angelini及其同事设计的方法能够用有机硅印刷，但其精度和强度有限。这是因为颗粒状凝胶材料是水基的，因此与油性硅氧烷油墨不相容。

现在，该集团已经开发出新的油性凝胶，使其能够以超高精度3D打印硅胶结构，同时也非常耐用。这使他们能够创建3D支架，中空血管网络，功能性流体泵甚至模型气管植入物。

“现实情况是，我们可能需要几十年才能将3D打印组织和器官广泛植入患者体内，”Angelini在一份新闻稿中说道。

“相比之下，无生命医疗设备已广泛用于植入。与长期等待不同，我们已经开始开发其他3D生物打印技术，有机硅设备可以在没有技术限制延迟的情况下得到广泛使用。“

研究人员表示，新方法将3D打印有机硅组件的最小特征尺寸降低了一到两个数量级，开辟了许多新的可能性。

该小组展示了坚固的管子，其壁厚仅为450微米，能够打印出更精细的结构，但凝胶的粘度使得不可能在不损坏它们的情况下去除精密部件。

他们还展示了建造一个水泵的能力，该水泵在两个腔室内使用两个自由浮球，作为一系列阀门，一步打印。这种通过在其周围3D打印腔室来封装物体的能力也可以应用于创建药物释放装置。

能够使用像硅树脂这样的生物相容材料以如此精确的方式进行打印，不仅可以使当前的医用植入物更坚固，更便宜，更灵活，更具可定制性，还可以构建具有复杂的阀门和管道网络的更复杂的设备。印刷材料泵送液体并形成薄壁但坚固的管子的能力表明它也可以为从气道到消化道的各种物品创造假肢。

从长远来看，Angelini的团队仍然专注于生物打印，但在此期间，这可能是一个有用的权宜之计。