引用論文

Yuxiang Qin, Linlin Fan, Lei Zhan, Jiayi Sun, Jianhong Liu, Canyu Gao, Sisi Ma, Xiaobing Pu, Li Zhao, Ying Zheng, Lihua Jiang, Changchun Zhou, Yujiang Fan. Biofabrication: Bioprinting Process, Printing Materials, and the Frontier Applications in Biomedicine. Additive Manufacturing Frontiers, 2024, 200175.

https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200175.

文章鏈接：

1研究現(xiàn)狀

生物制造，也稱為生物打印，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。生物制造中最重要的三個(gè)要素是：打印設(shè)備（3D打印機(jī)）、打印材料（生物墨水）和打印對(duì)象（臨床應(yīng)用）。用于生物打印的生物墨水需要嚴(yán)格的生物相容性要求。結(jié)合健康中國(guó)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，精準(zhǔn)醫(yī)療需求對(duì)3D打印提出了更高的要求，3D打印需要充分考慮各類應(yīng)用場(chǎng)景要求，需要研究納入諸如個(gè)體化診療、加速康復(fù)、重點(diǎn)人群的健康影響等因素。目前幾種典型的生物材料，包括金屬/合金、陶瓷、高分子聚合物及其復(fù)合材料，結(jié)合不同的生物打印工藝，在臨床的多種應(yīng)用場(chǎng)景和組織器官對(duì)象中得到廣泛關(guān)注和深入研究。

Fig. 1. Four main categories of bioprinting

2研究難點(diǎn)或瓶頸

（1）盡管生物制造技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，但天然生理組織的制造仍然具有挑戰(zhàn)性，一些打印技術(shù)仍然存在打印精度有限、打印效率低的問(wèn)題。

（2）雖然3D打印可以節(jié)省大量資源，但大規(guī)模的高效生物制造仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

（3）創(chuàng)新生物制造技術(shù)，比如4D打印的產(chǎn)品可以通過(guò)形變、時(shí)間維度的發(fā)育發(fā)展，構(gòu)建新型醫(yī)用場(chǎng)景，這類技術(shù)是生物制造中極具潛力和前景的發(fā)展方向。

3展望

（1）4D打印的產(chǎn)品在生物生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域極具潛力和前景，未來(lái)的4D打印將涉及多生物功能定制、多種生物材料集成，以及支架的時(shí)空構(gòu)效優(yōu)化。

（2）隨著生物制造技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)生物3D打印有望制備更加模擬天然生理功能的類器官和組織。

4代表性圖片

Fig. 2. A) Schematic of the printing and crosslinking process of hydrogel (green) within a gelatin slurry support bath (FRESH v1.0). A whole neonatal-scale human heart was printed via FRESH v1.0\ ; B) A neonate human heart manufactured through FRESH 3D bioprinting

Fig. 3. 3D printing of custom auricular scaffold. Left: Patient's ear shape data and design of an engineered auricular cartilage scaffold. Right: Isolation and culture of chondrocytes and biofabrication of auricular implants

關(guān)于團(tuán)隊(duì)

作者團(tuán)隊(duì)介紹

樊渝江(團(tuán)隊(duì)帶頭人)，日本筑波大學(xué)工學(xué)博士，日本九州工業(yè)大學(xué)博士后，四川大學(xué)二級(jí)教授，國(guó)家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心副主任。從事組織再生生物材料及生物材料3D 打印研究，當(dāng)選為國(guó)際生物材料科學(xué)與工程Fellow（FBSE)、四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人。主持國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家科技支撐計(jì)劃、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金及省部級(jí)重大重點(diǎn)項(xiàng)目二十多項(xiàng)，在Nature Communications、Biomaterials、ACS Applied Materials & Interfaces等期刊上發(fā)表SCI論文200余篇，引用超5000次，申請(qǐng)和授權(quán)中國(guó)發(fā)明專利100余項(xiàng)，參與出版學(xué)術(shù)著作和教材10余本。獲國(guó)家教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、四川省教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、四川省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)、國(guó)家“八五”科技攻關(guān)重點(diǎn)成果獎(jiǎng)，指導(dǎo)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽并獲國(guó)家級(jí)金獎(jiǎng)。兼任中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)理事，骨修復(fù)材料與器械分會(huì)主任委員、中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)醫(yī)用增材制造專業(yè)委員會(huì)常務(wù)會(huì)員、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)生物制造工程分會(huì)常務(wù)委員、中國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會(huì)3D打印技術(shù)分會(huì)常務(wù)委員、國(guó)家藥品監(jiān)督管理局技術(shù)審評(píng)中心專家咨詢委員會(huì)委員、中國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會(huì)3D打印醫(yī)療器械專業(yè)委員會(huì)委員、全國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、四川省增材制造技術(shù)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)等。

周長(zhǎng)春（通訊作者），四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院、國(guó)家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心，研究員，工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，中共黨員，學(xué)院博士一支部書記。中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)會(huì)員、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國(guó)生物材料學(xué)會(huì)先進(jìn)制造分會(huì)委員、中國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會(huì)3D打印技術(shù)分會(huì)委員、3D打印技術(shù)分會(huì)材料學(xué)組組長(zhǎng)、中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)生物制造工程分會(huì)委員、全國(guó)增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員、SCI期刊Bio-design and Manufacturing (ISSN2096-5524)副主編。長(zhǎng)期從事生物材料、增材制造研究。先后主持或參與了包括歐盟“Horizon 2020”、科技部重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)、國(guó)家自然基金、四川省科技廳、經(jīng)信委、成都市科技局等10多項(xiàng)科研項(xiàng)目。以第一作者或通訊作者共發(fā)表論文SCI論文100多篇；申請(qǐng)專利30多項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生獲大創(chuàng)、互聯(lián)網(wǎng)加等項(xiàng)目省部級(jí)金獎(jiǎng)5項(xiàng)，國(guó)家級(jí)金獎(jiǎng)2項(xiàng)。

團(tuán)隊(duì)研究方向

（1）生物材料仿生設(shè)計(jì)；

（2）骨修復(fù)材料/器械3D打印制造；

（3）人工器官生物制造；

（4）衛(wèi)生政策與健康促進(jìn)研究、醫(yī)工融合研究。

近年團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章

[1] Hui Zhang, Huan Sun, Linli Zhang, Boqing Zhang, Mei Zhang, Zeyu Luo, Yi Tan, Rong Tang, Jianxun Sun, Xuedong Zhou, Yujiang Fan, Xingdong Zhang, Zhihe Zhao*, Changchun Zhou*. Coaxial 3D printing sca?olds with sequential antibacterial and osteogenic functions to e?ectively repair infected mandibular defects. Adv. Funct. Mater. 2024, 2407483-504.

[2] Chuan Guo, Zixuan Su, Lianghu Zhao, Renjin Chen, Yu Wang, Ye Wu, Haider Mohammed Khan, Walter Munesu Chirume, Zhigang Zhou, Pin Feng, Yuheng Liu, Chen Fan, Canyu Gao, Changchun Zhou*, Qingquan Kong*, Yujiang Fan. Customized triphasic cartilage composite scaffold simulating hypoxic microenvironment for osteochondral regeneration. Composites Part B 271 (2024) 111161-74.

[3] Zhimou Zeng#, Linnan Wang#, Bo Qu, Xingyu Gui, Boqing Zhang, Zhipeng Deng, Yuxiang Qin, Zhuangzhuang Li, Qiujiang Li, Lei Wang, Yujiang Fan, Changchun Zhou*, Yueming Song*. Enhanced osteogenesis and inffammation suppression in 3D printed n-HA/ PA66 composite scaffolds with PTH (1-34)-loaded nPDA coatings. Composites Part B 282 (2024) 111566-81.

[4] Lina Wu, Xuan Pei, Boqing Zhang, Zixuan Su, Xingyu Gui, Canyu Gao, Likun Guo, Hongyuan Fan, Qing Jiang, Li Zhao*, Changchun Zhou*, Yujiang Fan, Xingdong Zhang. 3D-printed HAp bone regeneration scaffolds enable nano-scale manipulation of cellular mechanotransduction signals. Chemical Engineering Journal 455 (2023) 140699.

[5] Wenzhao Wang, Jianlu Wei, Dong Lei, Suning Wang, Boqing Zhang, Shenghui Shang, Baoshuai Bai, Chenxi Zhao, Wencan Zhang, Changchun Zhou*, Hengxing Zhou*, Shiqing Feng*. 3D printing of lithium osteogenic bioactive composite scaffold for enhanced bone regeneration, Composites Part B 256 (2023) 110641-56.

作 者： 秦瑜祥，范琳林，詹 蕾

責(zé)任編輯：李 娜

責(zé)任校對(duì)： 金 程

審 核： 張 強(qiáng)

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