3D生物打印的材料需達到雙重要求,既要能滿足支架的性能要求,又要確保在打印器官的過程中,生物材料、細胞因子及種子細胞的生物活性不被破壞。但目前材料研發尚未成熟,技術的限制使困難性增加,尋找合適的生物材料成為3D生物打印的一大難題。

3D打印技術在臨床廣泛應用,在骨科領域常制備骨缺損修復支架,具有較大的前景。與傳統修復方式相比,3D打印技術可制備與骨缺損處幾乎完全匹配的修復體,能很好地恢復骨缺損區形態,美觀效果更佳,并使手術時間和患者康復時間大大縮短。
Hamid等人報道了一例脛腓骨遠端開放性粉碎性骨折伴脛骨遠端節段性骨缺損的病例。在Ⅱ期修復手術中,利用3D打印技術設計并制作與患者骨損傷部位相適應的塑形鈦支架,將自體移植物和同種異體移植物充填其中,以修復脛骨遠端,手術高效且安全。術后13個月的臨床隨訪發現,患者恢復情況良好,無疼痛,大多數骨折部位骨整合效果較好。現階段,3D打印技術修復頜骨缺損的材料較多,一般主要為金屬、生物陶瓷、聚合物材料和復合物材料等。

目前成品鈦網在進行頜骨缺損的修復中應用廣泛,但隨著成品鈦網在臨床應用逐漸增多,其弊端亦逐年顯現,不能完全滿足臨床的需求。成品鈦網在使用過程中,需要醫生在術中根據骨缺損形態進行彎制修剪,操作難度較大,手術時間較長;已有臨床研究發現,成品鈦網無法完全恢復牙槽骨三維形態,尖銳的邊緣會造成鈦網的暴露、移位等并發癥 。
相較于傳統鈦網,個性化鈦網的適應證更為廣泛。有學者報道,利用3D打印技術可設計并打印個性化鈦網,用于修復牙槽骨大面積缺損、需行骨增量的病例,其優勢更為明顯。
在相關報道中,研究人員通過3D打印技術與CAD相結合,制作了孔隙邊長為1.0㎜,厚度為0.6㎜的個性化鈦網,且骨移植物為自體骨和脫鈣牛骨混合物,治療效果較好,鈦網暴露、移位等并發癥并未出現,并且減少了術中操作時間,減輕術者負擔,同時也可對骨移植量進行預估。

含鎂硅酸鈣陶瓷具有較高的機械強度、抗斷裂能力,應用3D打印技術可打印聚己內酯β - TCP雙結構支撐材料。有學者指出,3D打印技術的不斷發展與進步,含鎂硅酸鈣生物陶瓷材料可應用于修復牙槽骨缺損領域,且具有巨大的潛力,并將越來越多的應用于臨床。
研究發現,在拔牙窩內植入硫酸鈣與BCP結合物,術后4個月觀察,牙槽嵴的高度并沒有明顯的降低。 Kawai T等人選取直徑為40 ㎜的殘余囊腫伴根尖周炎而致下頜骨缺損的病例,將磷酸八鈣材料植入骨缺損中,結果表明生物陶瓷材料可用于修復無法自愈的大面積頜骨缺損。近年來生物陶瓷類材料越來越多的用于頜骨缺損的修復與再生,但其治療效果需進一步驗證。