邱貴興，丁文江

a Department of Orthopedics, Peking Union Medical College Hospital, Chinese Academy of Medical Science & Peking Union Medical College, Beijing 100730, China

b National Engineering Research Center of Light Alloys Net Forming & State Key Laboratory of Metal Matrix Composite & Shanghai Engineering Research Center of

Magnesium Materials and Applications & School of Materials Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

本期專題聚焦于增材制造的新興技術，也稱之為三維（3D）打印技術。此次主題來源于2019年國際工程科技戰(zhàn)略高端論壇——醫(yī)用增材制造前沿技術與產品轉化上的特邀報告。該高端論壇由中國工程院（CAE）主辦，于2019年6月中旬在中國深圳舉行。本期專題涵蓋的主題包括：第一，醫(yī)用增材制造的原材料研發(fā)及其挑戰(zhàn)；第二，醫(yī)用增材制造前沿技術；第三，醫(yī)用增材制造醫(yī)用標準及認證等體系制定；第四，增材制造成果轉化。本期專題中的文章作者是來自學術界、醫(yī)療界、工業(yè)界和監(jiān)管機構的頂尖專家，包括來自加拿大、中國、法國和美國的科學院和工程院的研究員和院士。

3D打印技術及其相關原材料在輔助診斷、術前計劃以及設計手術導板和配件以應對骨科挑戰(zhàn)方面是比較先進的。事實上，用于醫(yī)用增材制造的原材料與用于其他工業(yè)領域的原材料具有廣泛的共性。但是，除了傳統(tǒng)的非生物材料，如永久性或生物惰性金屬，可降解聚合物或聚醚醚酮（PEEK）是醫(yī)用增材制造中使用最廣泛的材料，因為它們具有生物相容性并可用來開發(fā)III類醫(yī)用植入物。目前，人們正在進行新的嘗試，引入鎂及其合金作為一種有前景但又有挑戰(zhàn)性的可生物降解金屬。除了單一材料之外，均相/非均相陶瓷基無機復合材料也正在開發(fā)中。將活細胞和組織用于3D打印的技術被譽為生物3D打印。正是通過使用這些創(chuàng)新的組織工程概念開發(fā)具有吸引力的技術方法，以此在醫(yī)用增材制造方面創(chuàng)造出了巨大的機會。盡管如此，當涉及活細胞時，這類技術方法在臨床應用中的倫理問題就隨之出現(xiàn)了。此外，在正在進行的研究中發(fā)現(xiàn)，將材料與抗菌藥物結合使其具有抗菌特性，在臨床應用中有巨大的潛力。

由于3D打印技術和應用從本質上講是多學科的，因此3D打印機的設計應一開始就通過工程師、材料科學家和臨床科學家的共同努力，將應用目標與所需材料結合在一起。之所以需要多學科的發(fā)展，其原因包括：①傳統(tǒng)的3D打印技術對粉末狀材料和生物材料的研發(fā)提出了新的要求；②新興的3D生物打印對不同材料和活細胞的空間分布提出了更高的要求，比如可使用生物墨水進行優(yōu)化；③必須在3D打印制造之前考慮材料的加工性能和機械性能，尤其是在設計具有兩種不同機械要求的個性化醫(yī)療植入物時（如使植入物的幾何形狀和結構與宿主組織或器官匹配，如髖關節(jié)重建和骨腫瘤重建手術）。

本期專題中，我們選擇了與先前討論的醫(yī)用增材制造領域中的挑戰(zhàn)相關的文章。這些文章詳細介紹了該領域的現(xiàn)狀、機遇和挑戰(zhàn)：

（1）增材制造的醫(yī)學應用與進展；

（2）用于醫(yī)用增材制造的微流體；

（3）使用2D、3D和4D增材制造材料的生物植入物的發(fā)展；

（4）用于多細胞組織工程的細胞容器類支架的3D打??；

（5）個性化顱頜面重建的3D打印方法與體系；

（6）可生物降解鎂植入物增材制造的挑戰(zhàn)和解決方案；

（7）3D打印髖關節(jié)假體在復雜髖臼骨缺損的全髖關節(jié)置換手術中的準確重建、穩(wěn)定固定和功能恢復；

（8）增材制造在假肢和矯形臨床應用中的生物力學研究。

我們希望本期有關骨科及相關領域的增材制造與3D打印技術的專題能夠如上述提及的高端論壇，有效地促進國際合作。這些平臺將促使我們開發(fā)更好的材料，設計和制造新技術，并建立相關的和經過驗證的臨床指標，最終目的是希望通過提高醫(yī)療效能與安全性使患者受益。