盘点：2023年生物3D打印都在做哪些研究？

时间：2023-11-29 09:06 来源：医工融合转化作者：admin 阅读：次

       生物3D打印是一项引人入胜的前沿科技，其背后有着令人叹为观止的历史和科学背景。其发展根植于多个领域的交叉融合，为未来的医学、生物工程和生物学研究开辟了崭新的可能性。生物3D打印的背景可以追溯到3D打印技术的崛起。3D打印最早出现在20世纪80年代，它允许人们将数字设计转化为实体对象，如机械零件和原型模型。这为制造业带来了巨大的革命，但很快科学家们开始思考如何将这一技术应用于生物领域。
20世纪80年代末，3D打印作为一种新型的制造技术首次亮相；
90年代末，3D打印首次在医疗领域发挥作用，初期主要用于定制假肢；
2011年，荷兰老妪下颚骨用3D打印金属代替标志3D打印移植物开始进入临床应用时代
       时至2023，生物3D打印已经取得突破性进展。生物3D打印的发展离不开对生物材料和细胞工程的深入研究。生物科学家们努力寻找适合打印的生物材料，包括细胞、细胞外基质和生物墨水，也研究如何控制这些生物材料的生长和分化以及在打印过程中形成复杂的生物结构。
      作为一项快速发展的技术，其具有许多创新的应用领域，如个性化医疗、人工器官和组织模型、药物递送系统、传感和软体机器人等。为了让大家进一步了解3D打印在生物医学领域的应用，EFL为大家整理了2023年关于生物3D打印的9篇高质量综述，让我们一起来深入探索目前生物3D打印的最新的材料、技术和应用发展吧！
综述1：用于组织工程的异质结构多材料3D和4D生物打印
期刊及发表时间：Advanced Materials （IF 29.4） 2023-09-22
应用方向：组织工程
      主要内容：基于离散材料逐层成形和堆叠原理的增材制造（AM）在组织工程（TE）复杂植入物的制造中显示出显著的优势。然而，许多天然组织表现出各向异性的异质结构，具有不同的成分和功能。因此，使用基于单一材料的传统AM工艺来成型复杂的仿生结构具有挑战性。多材料3D和4D生物打印（以时间为第四个维度）已经成为一种可能的解决方案，用于构建具有异质结构的多功能植入物，可以比单一材料更好地模拟宿主微环境。本文介绍了仿生异质结构在TE应用中的典型设计策略，讨论了异质组织结构的多材料3D和4D生物打印的最新工艺，特别强调了智能多功能组织结构的多材料4D生物打印的潜力。

原文链接：https：//doi.org/10.1002/adma.202307686

综述2：聚合物复合材料的3D打印制造可穿戴传感器：全面回顾
期刊及发表时间：Materials Science and Engineering：R：Reports （IF 31.0） 2023-05-13

应用方向：可穿戴传感器

主要内容：可穿戴传感器在医疗保健系统、人体运动检测、机器人和人机交互等领域的应用引起了人们的极大关注，而这些应用需要可拉伸、柔性和非侵入性的材料。聚合物复合材料现在处于研究的前沿，有潜力制备出创新的可穿戴传感器。3D打印技术可用于获得高度定制和可扩展的聚合物复合材料，以制造可穿戴传感器，这对于传统制造技术来说是一项具有挑战性的任务。本文综述了常用的导电纳米材料和3D打印技术在制备可穿戴设备中的应用前景。随后，讨论了3D打印可穿戴传感器的研究进展、传感机制和性能，如应变、压力、温度和湿度传感等。此外，还重点介绍了新型3D打印多功能传感器，如多向、多模态、自修复、自供电、原位打印和超声波传感器。阐明了今后研究发展面临的挑战和趋势。

原文链接：https：//doi.org/10.1016/j.mser.2023.100734

综述3：3D打印在伤口愈合中的应用：干细胞体外输送和抗菌
期刊及发表时间：Advanced Drug Delivery Reviews （IF 16.1） 2023-04-15

应用方向：伤口愈合

主要内容：随着全球慢性伤口患者数量的增加，患者的经济负担和社会压力日益增加。干细胞因其来源丰富、多向分化能力强、增殖速度快等特点而成为组织工程种子细胞。然而，将它们用于皮肤损伤的体外治疗仍然具有挑战性。此外，伤口部位和环境的细菌可以显著影响伤口愈合。在过去的十年中，3D生物打印极大地丰富了细胞传递系统。该技术制备的支架可以在细胞内精确定位，并具有抗菌作用。这篇综述总结了基于生物3D打印的干细胞体外输送及其抗生素对伤口愈合的促进作用。

原文链接：https：//doi.org/10.1016/j.addr.2023.114823

综述4：用于生物医学应用的生物功能化3D打印结构：对最新进展和未来前景的批判性回顾
期刊及发表时间：Progress in Materials Science （IF 37.4） 2023-03-30

应用方向：功能化生物材料

主要内容：目前革命性医疗保健的最大趋势之一是引入先进的增材制造技术，也称为3D打印，用于个性化，可再生和可获得的治疗。由物理信号和生化信号控制的生物活性对这种广泛的新兴治疗至关重要。这篇综述批判性地研究了目前用于将生物分子固定在3D打印结构上的生物功能化方法的能力和局限性，概述了最佳生物功能化方法的相关考虑因素，并确定了常见的共同要求。在材料、生物分子、细胞、其他固定方法和进一步应用方面，探索了扩展和改进的机会。

原文链接：https：//doi.org/10.1016/j.pmatsci.2023.101124

综述5：用于个性化骨保健的再生生物材料的设计、印刷和工程
期刊及发表时间：Progress in Materials Science （IF 37.4） 2023-01-16

应用方向：骨组织工程

主要内容：随着全球老龄化的发生，与创伤和疾病相关的骨骼缺陷和疾病正困扰着数百万人。最近，增材制造（AM）和骨组织工程（BTE）的融合开启了一个“个性化骨保健”时代，“设计”，“打印”和“工程”输入以产生定制的3D架构（生物）支架，根据相关的AM范式，以解决宿主组织的生物/病理复杂性。本文对该领域的基本理论、范例、生物材料或墨水的选择、不同类型的3D打印最新进展和未来趋势等进行了系统的综述。本综述可为下一代骨保健用AM生物材料的设计、开发和应用提供有益的指导。

原文链接：https：//doi.org/10.1016/j.pmatsci.2023.101072

(责任编辑：admin)

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