目的作为"第三次工业革命"代表性技术之一,3D打印技术颠覆了目前制造业现状,显示出巨大潜力正引起世界科技及产业变革,尤其是在医学领域的应用,其个性化、高仿生、精密制造等特点将给医疗产品带来全新的制造手段和工艺。作为国际上最早从事生物3D打印技术研究的团队之一,我们十几年来对3D打印的基础理论及应用进行了系统研究,在神经耗材领域取得重大突破,开发出可用于神外手术组织修复的新型可全降解组织工程支架,弥补了传统生物材料传播动物源性并发症、力学强度偏低、产品顺应性差等缺点。本研究从组织工程支架基本物理性质、生物相容性、动物安全性和有效性等方面评价该支架材料特有的物理性能和生物性能。方法 1.利用生物3D打印机,模拟人体组织微观结构,采用新型可全降解复合材料,打印纳米纤维支架,构建用于神外领域软组织修复的组织工程支架。与胶原类支架材料进行对比,评价其基本物理性质、生物相容性、动物安全性和有效性。2.利用低温沉积成形制造技术,-30℃精确控制,个性化打印用于神外领域硬组织修复的具体分级孔隙结构三维支架,并评价其组织修复性能。结果 1.所构建软组织工程支架拉伸强度2.8Mpa-4.3Mpa,断裂伸长率大于30%,缝合强度大于1N,涨破强力大于≥20N,满足临床要求,力学性质明显优于胶原材料。支架表面Zeta电位-9.513mV,胶原材料表面电位0.3445mV,微负环境有利于血管长入。扫描电镜显示软组织支架微观具仿生3D多孔纤维结构,较之胶原类材料更利于细胞生长爬行。该新型材料细胞毒性、致敏、皮内刺激、亚慢毒等生物相容性评价均满足安全性需求。脑膜犬原位植入动物实验显示其术后90天与自身组织全面融合,新生组织的再生与材料的逐步降解具良好同步性。2.扫描电镜显示所构建硬组织支架材料具<10μm、10~100μm和>100μm三级孔隙结构,有利于细胞爬行、血管长入和生长因子等的运输,促进组织修复。兔桡骨断骨修复对比实验显示该支架术后24周完整修复组织,而传统材料24周仅见部分修复。结论生物3D打印技术的医学应用成效明显,所构建组织工程材料有利于神经外科组织的修复。组织支架具有高强度、修复快、全降解、完全无动物源性并发症,再生性能优越等特点,有潜力应用于血管、神经、脑膜等软组织及颅骨、脊柱、骨填充等硬组织修复,为神外领域组织修复带来更好的治疗效果。