3D生物打印的材料需达到双重要求,既要能满足支架的性能要求,又要确保在打印器官的过程中,生物材料、细胞因子及种子细胞的生物活性不被破坏。但目前材料研发尚未成熟,技术的限制使困难性增加,寻找合适的生物材料成为3D生物打印的一大难题。

3D打印技术在临床广泛应用,在骨科领域常制备骨缺损修复支架,具有较大的前景。与传统修复方式相比,3D打印技术可制备与骨缺损处几乎完全匹配的修复体,能很好地恢复骨缺损区形态,美观效果更佳,并使手术时间和患者康复时间大大缩短。
Hamid等人报道了一例胫腓骨远端开放性粉碎性骨折伴胫骨远端节段性骨缺损的病例。在Ⅱ期修复手术中,利用3D打印技术设计并制作与患者骨损伤部位相适应的塑形钛支架,将自体移植物和同种异体移植物充填其中,以修复胫骨远端,手术高效且安全。术后13个月的临床随访发现,患者恢复情况良好,无疼痛,大多数骨折部位骨整合效果较好。现阶段,3D打印技术修复颌骨缺损的材料较多,一般主要为金属、生物陶瓷、聚合物材料和复合物材料等。

目前成品钛网在进行颌骨缺损的修复中应用广泛,但随着成品钛网在临床应用逐渐增多,其弊端亦逐年显现,不能完全满足临床的需求。成品钛网在使用过程中,需要医生在术中根据骨缺损形态进行弯制修剪,操作难度较大,手术时间较长;已有临床研究发现,成品钛网无法完全恢复牙槽骨三维形态,尖锐的边缘会造成钛网的暴露、移位等并发症 。
相较于传统钛网,个性化钛网的适应证更为广泛。有学者报道,利用3D打印技术可设计并打印个性化钛网,用于修复牙槽骨大面积缺损、需行骨增量的病例,其优势更为明显。
在相关报道中,研究人员通过3D打印技术与CAD相结合,制作了孔隙边长为1.0㎜,厚度为0.6㎜的个性化钛网,且骨移植物为自体骨和脱钙牛骨混合物,治疗效果较好,钛网暴露、移位等并发症并未出现,并且减少了术中操作时间,减轻术者负担,同时也可对骨移植量进行预估。

含镁硅酸钙陶瓷具有较高的机械强度、抗断裂能力,应用3D打印技术可打印聚己内酯β - TCP双结构支撑材料。有学者指出,3D打印技术的不断发展与进步,含镁硅酸钙生物陶瓷材料可应用于修复牙槽骨缺损领域,且具有巨大的潜力,并将越来越多的应用于临床。
研究发现,在拔牙窝内植入硫酸钙与BCP结合物,术后4个月观察,牙槽嵴的高度并没有明显的降低。 Kawai T等人选取直径为40 ㎜的残余囊肿伴根尖周炎而致下颌骨缺损的病例,将磷酸八钙材料植入骨缺损中,结果表明生物陶瓷材料可用于修复无法自愈的大面积颌骨缺损。近年来生物陶瓷类材料越来越多的用于颌骨缺损的修复与再生,但其治疗效果需进一步验证。