近年来，3D打印技术在生物制造领域取得了显著进展，推动了包括组织工程、再生医学、药物输送以及个性化医疗设备在内的多个生物医学应用的快速发展。这些进步使得科学家们能够精确地制造出与自然界功能类似的复杂结构，从而更好地满足医学和工程的需求。西安交通大学机械工程学院与美国普渡大学西拉法叶分校的研究团队上发表了一项创新性研究，展示了如何通过3D打印技术制备具备多功能特性的生物结构，为组织工程及再生医学的应用开辟了新的可能。利用增材制造技术，设计并制造出具有仿生特性的生物结构，这些结构模仿了自然界中各种功能性生物材料，例如表面超疏水性、各向异性和机械强化等功能，进而用于植入器官和生物医学设备的制备。通过仿生表面和界面结构的优化设计，3D打印技术为植入体进一步提升了与人体的相容性及生物力学性能。

研究表明，借助不同的3D打印技术，可以实现对植入体表面微观结构的精确控制。例如，激光辅助打印技术可用于制作复杂的微观功能结构，从而实现例如减少水动力阻力的鲨鱼皮样结构，这对于心血管植入物来说可显著降低血流阻力并提升血液相容性。此外，研究还展示了通过表面微结构的调控，可以实现超疏水、抗菌、自清洁等功能，从而提高植入体在生物环境中的稳定性（如图2）。此次研究创新性地将多种仿生表面设计与3D打印技术相结合，为未来新型生物医学植入物的研发提供了新的思路，也为生物打印领域在精确制造、功能优化以及长期生物兼容性等方面提供了宝贵的实验数据和理论支持。研究团队表示，未来将进一步探索这些仿生结构在实际医学应用中的可行性，为再生医学及个性化医疗设备的发展贡献力量。

图1.从表面结构到生物打印

图2.表面结构在人体器官中的应用前景

近日，相关研究成果以“3D打印在生物制造中的应用：从表面结构到生物工程”（3D printing in biofabrication: From surface textures to biological engineering）为题发表于国际权威期刊《化学工程学报》（Chemical Engineering Journal）。西安交通大学现代设计及转子轴承教育部重点实验室为第一通讯单位，论文第一作者为2021级博士生马泽宇，秦立果副教授和普渡大学Alex Chortos教授为共同通讯作者。该研究工作得到了西安交通大学领军人才培育计划的大力支持。该项工作是团队在《先进功能材料》（Adv. Funct. Mater. 2024, 2406108）上发表关于3D打印超耐磨柔性传感器之后的又一重要研究成果。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724079683?via=ihub

秦立果课题组主页：https://gr.xjtu.edu.cn/en/web/liguoqin/home