3D打印的天然高分子材料在骨科外固定的应用 1. 1 3D打印的定义 3D打印是一种不断发展的增材制造（additive manufacturing.AM)技术，是基于三维模型数据，经过连续物理层积和叠加，逐层加入材料来生成三维实体的技术。 此技术最先应用于工业，随着技术的成熟，其在临床医学的应用也越来越 广泛，并逐渐受到重视。由于其可个体化及精准度高的特点，能更有效地解决传统打印支架结构不完善与患者个性化损伤的问题。 1. 2 3D打印天然高分子材料的应用 3D打印的天然高分子材料主要应用于医疗器械的制造，其中，高分子丝材 可以在打印过程中作为丝状存在，通过逐层沉积挤出以构建结构。Lazzeri（2022）等采用ABS(聚丙烯腈－丁二烯－苯乙烯）打印支具对桡骨远端骨折患儿进行治疗，结果表明ABS打印支具具有更好的舒适度和佩戴依从性，对皮肤无刺激且防水、抗汗液腐蚀，对日常生活活动影响较小，无不适感和并发症发生，对于儿童骨折疗效显著 。 Steck等（2023)对踝关节骨折患者足部进行了3D扫描，制作了患者个性化和刚度优化的PETG(聚对苯二甲酸乙二醇酯－1, 4-环已烷二甲醇酯）踝关节外固定支具，透气且对皮肤无刺激，患者的舒适性反馈非常好，其良好的耐化学性也避免了佩戴时汗液的腐蚀，但夹板的紧固性仍有待提高。 1. 3 目前3D打印高分子材料的局限性 近些年来，3D打印技术在骨科外固定中取得了飞速发展，相较于传统外固定支具，其良好的透气性和极高的定制性，极大地改善了患处与外固定支具的匹配和贴附，同时患处组织产生的不良反应也明显减少，患处受到来自外固定支具的压力显著降低，这些都极大地提升了患者的依从性及穿戴体验，对预后有显著帮助。 木质素、纤维素和植物油等生物基高分子材料因其优异的性能，如生物 相容性、生物降解性和光热转换等，在3D打印、摩擦电纳米发电机等新兴应用 领域展现了优势，且已有部分材料实现了闭环回收。但目前许多研究还没有兼顾材料的闭环回收性和功能性。 然而，3D打印材料现阶段还面临一些问题和挑战： ①由于原材料的物理性质，长时间佩戴可对强度产生影响，进而影响患者的预后。需要同时与相应的打印工艺匹配，外固定支具制备过程中往往会舍弃一部分材料性能，以保证材料在打印加工过程中的稳定性和成品的精确度，但这种改变有可能影响到支具成品的坚固性，进而影响患处稳定和后续康复治疗的进行。 ②对高分子材料进行3D打印的过程中，部分材料会产生有毒、有害气溶胶和挥发性有机化合物，打印过程始终保持通风可适当解决这一问题，但在长时间的佩戴过程中，其外固定支具制品是否会缓慢挥发出有害物质，对佩戴者的健康造成影响，目前无害化生物降解性材料PETG有效地解决了这一问题，但物理性能及强度方面的不足仍需通过改性来解决。 ③目前主流的外固定支具材料为ABS,其他种类材料可能无法满足外固定支具所需的物理强度。 爆料 3d打印医学
