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3D打印技術(shù)制備生物醫(yī)用高分子材料的研究進(jìn)展

6期賀超良等：3D打印技術(shù)制備生物醫(yī)用高分子材料的研究進(jìn)展

725

浦項(xiàng)科技大學(xué)Cho等使用PPF/HA為原料，制備了3D復(fù)合支架材料

［26］

生物體的匹配，因此具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)．適用于立體印刷技術(shù)制備水凝膠的常用原料包括（甲基）丙烯酸酯封端的PEG，并可通過(guò)引入細(xì)胞黏附肽RGD、肝素等生物分子，實(shí)現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)上調(diào)控細(xì)胞的黏附或生長(zhǎng)因子的釋放

［32］

．獲得的支架材料的孔和

骨架結(jié)構(gòu)均一，且孔間相互貫通，使用HA粉末能有效地產(chǎn)生納米/微米尺度形態(tài)．加入HA能進(jìn)一步促進(jìn)胚胎成骨細(xì)胞前體細(xì)胞在支架上的黏附和增殖．日本東京醫(yī)科大學(xué)的Matsuo等以聚（L-乳酸/HA）（PLLA/HA）為原料，制備了可吸收多孔托架，輔助牙齒移植材料一起，用于下頜骨腫瘤切獲得了比金屬鈦支架更好的除后的下頜骨重建，修復(fù)效果

［27］

．材料的性質(zhì)受到

［33］

紫外光照時(shí)間和原料濃度的影響．美國(guó)德克薩

斯大學(xué)埃爾帕索分校的Arcaute等以PEG雙丙烯酸酯（PEG-DA）為原料，利用立體印刷技術(shù)制備了具有多內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的水凝膠神經(jīng)導(dǎo)管支架

［34］

．該

．另外，以碳酸酯寡聚體-雙甲基丙烯支架材料經(jīng)凍干/溶脹后，能較好的維持材料的初適合于體內(nèi)移植．具有較高PEG含量的始形態(tài)，

水凝膠具有較好的抗縫合線拔出強(qiáng)度，而具有多內(nèi)腔的導(dǎo)管比只含有單內(nèi)腔的導(dǎo)管表現(xiàn)出更高的抗壓強(qiáng)度，與市售的神經(jīng)導(dǎo)管的抗壓能力相當(dāng)．美國(guó)康奈爾大學(xué)的Butcher等以PEG-DA/藻酸鹽復(fù)合原料制備了主動(dòng)脈瓣水凝膠支架（圖3（a））［35］．該水凝膠的彈性模量可在5.3～74.6kPa范圍內(nèi)變化．制備較大的瓣膜可獲得更高的精確度．種植于水凝膠支架上的豬主動(dòng)脈瓣間質(zhì)細(xì)胞在培養(yǎng)21天后具有接近100%的存活率．另通過(guò)立體印刷技術(shù)，以甲基丙烯酸修飾的外，

PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物為原料，可以制備出多孔或非多孔水凝膠，材料具有較窄的孔徑分布、良好的貫通性和力學(xué)性質(zhì)

［36］

2）/HA為原料，利用立體印刷技術(shù)制酸酯（OCM-成的復(fù)合材料能促進(jìn)骨形成，以及材料與骨的結(jié)合

［28，29］

．尤其是，材料經(jīng)過(guò)超臨界CO2處理后，增

加了材料與骨組織的接觸面積，顯著提高了材料的生物相容性．1.2

生物可降解水凝膠

水凝膠是一種具有高水含量的親水性或雙親性聚合物三維網(wǎng)絡(luò)

［30，31］

．由于水凝膠具有良好的

以及與人體軟組織相似的力學(xué)性質(zhì)，生物相容性，

因此被廣泛應(yīng)用于組織工程支架材料與藥物的可傳統(tǒng)的水凝膠制備方法主要是通控釋放中．目前，

過(guò)高分子鏈間的化學(xué)反應(yīng)或物理相互作用，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控．而3D打印技術(shù)則能實(shí)現(xiàn)對(duì)材料外部形態(tài)和內(nèi)部微結(jié)構(gòu)有利于調(diào)控細(xì)胞的分布，以及材料與的精確調(diào)控，

．所得的水凝膠能促

進(jìn)人間充質(zhì)干細(xì)胞的黏附和生長(zhǎng)

．

Fig．3（a）Printedheterogeneousvalve，whererootwasformedwith700MWPEG-DAhydrogelwhiletheleafletswereformedwith700/

8000MWPEG-DAhydrogels．Keyfeaturessuchasthecoronaryostiumandsinuseswerepresented（ReproducedwithpermissionfromRef．［35］；Copyright2012IOPPublishing）．（b）Photographof3Dprintedhyaluronicacid/dextranhydrogel（Scalebarindicates25mm；ReprintedwithpermissionfromRef．［37］；Copyright（2011）AmericanChemicalSociety）

天然高分子也可作為立體印刷技術(shù)的原料制備水凝膠．例如，以甲基丙烯酸酯修飾的明膠為原料，制備了微結(jié)構(gòu)可控的水凝膠

［38］

表型和生物功能（圖4）．另外，以芐酯修飾的透明質(zhì)酸衍生物或甲基丙烯酸羥乙基酯（HEMA）修飾的葡聚糖/透明質(zhì)酸（Dex-HEMA/HAc）為原料制備的3D水凝膠，具有良好的細(xì)胞相容性備了耳廓支架

［39］

［37，39］

．水凝膠的力

學(xué)性質(zhì)可以通過(guò)改變?cè)辖Y(jié)構(gòu)和高分子濃度來(lái)調(diào)節(jié)．材料孔結(jié)構(gòu)的貫通性能促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)并能維持細(xì)胞的胞（HUVEC）的均一分布和分化，

．通

過(guò)以芐酯修飾的透明質(zhì)酸衍生物為原料，成功制

．

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