综述：探索以DIW 3D打印技术为核心的生物陶瓷支架制造工艺在组织工程中的应用

《Annals of Biomedical Engineering》：Exploring Manufacturing Techniques in Bioceramic Scaffold Fabrication with a Focus on DIW 3D Printing for Tissue Engineering Applications

本文系统梳理了组织工程与再生医学领域的最新进展，重点探讨了生物陶瓷支架的制造技术（如DIW 3D打印）及其在骨损伤修复中的应用。通过分析支架的力学性能（如承重能力）与仿生结构设计，揭示了该技术如何模拟天然骨组织特性（如孔隙率、机械强度），为开发个性化骨修复方案提供了创新思路。

　　

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??生物陶瓷支架：骨组织工程的基石??
骨损伤的个性化治疗需求推动了生物陶瓷支架的发展。作为临时三维结构，支架需模拟天然骨的力学特性（抗压强度>100MPa）和孔隙结构（孔隙率60-80%），同时具备生物降解性。羟基磷灰石（HA）和β-磷酸三钙（β-TCP）因其与骨矿物成分相似性成为主流材料，但脆性问题促使研究者探索纳米复合增强策略。

??DIW 3D打印：精密制造的突破??
直接墨水书写（DIW）技术通过挤出生物陶瓷浆料实现微米级精度（分辨率<50μm）的复杂结构打印。关键突破在于可打印墨水的流变学设计——剪切稀变行为（粘度从10³Pa·s降至10¹Pa·s）确保顺利挤出后快速恢复结构稳定性。典型案例显示，含2wt%纳米纤维的HA墨水可将支架抗压强度提升300%。

??多尺度结构协同优化??
宏观尺度上，梯度孔隙设计（外层致密结构承重，内层大孔促进血管化）通过DIW实现；微观层面，表面修饰（如仿生矿化涂层）增强细胞粘附。研究证实，孔径300-500μm的β-TCP支架促成骨细胞增殖率提高2倍，而50-100μm微孔显著促进营养输送。

??临床转化挑战与对策??
尽管体外实验显示优异性能（压缩模量匹配松质骨1-5GPa），但体内降解速率调控仍是难点。最新方案采用壳核结构：PLGA外壳延缓降解，HA内核维持力学支撑。动物实验表明，这种设计使大鼠颅骨缺损修复速度加快40%。

??未来方向：智能化与功能化??
4D打印（pH响应性形状记忆支架）和电活性生物陶瓷（压电效应促进骨再生）成为前沿。一项概念验证中，掺锶HA支架在电场刺激下促成骨基因表达上调5倍，预示下一代"智能支架"的潜力。