在医疗健康、组织工程等领域快速发展的当下,生物 3D 打印技术凭借能精准制造仿生结构、适配生物材料的特性,成为推动行业革新的关键力量。目前主流的生物 3D 打印技术类型各有特色,适配不同应用场景,下面就为大家详细介绍。
墨水直写(DIW)技术:科研与多材料打印的 “全能选手”
墨水直写技术是生物 3D 打印领域的 “多面手”,它通过可控压力将生物墨水(如悬浮液、水凝胶、含细胞的悬液等)从喷嘴挤出,逐层堆积成型。该技术最大优势在于材料兼容性极强,不仅能轻松适配水凝胶、明胶、羟基磷灰石等生物医用材料,还支持科研人员自行调配材料成分,满足不同实验需求。而且材料用量极少,能有效降低科研成本,避免珍贵生物材料浪费。
在辅助成型方面,墨水直写技术可联合紫外、温度、声光电等多模态手段,为不同材料提供适宜的成型环境。比如打印对温度敏感的细胞材料时,搭配低温喷头与平台,能保障细胞活性;打印需快速固化的材料时,紫外固化模块可及时固定结构。同时,它对材料友好,成型条件温和,不会因高温、有毒引发剂等损伤生物材料的活性,非常适合组织工程支架、药物缓释载体等科研与临床前研究场景。
光固化技术:高精度与快速成型的 “效率达人”
光固化技术以光为 “开关”,利用光敏生物材料在特定波长光照射下快速聚合固化的特性实现成型,常见的有 SLA、LCD、DLP 等细分类型。该技术的核心优势是精度极高,最高可达到 2.8 微米,能打印出细节丰富的微小结构,比如模拟角膜的微米级特征、复杂的器官芯片通道等,满足生物医学领域对高精度结构的需求。
此外,光固化技术成型速度快,相比传统 3D 打印可提升 20-100 倍,一盘材料仅需两三个小时就能完成多种产品打印,大幅缩短研发与生产周期。不过,它也存在一定局限,比如材料需具备光敏性,且部分光引发剂可能存在毒性,需谨慎选择适配的生物材料,目前更多应用于齿科模型、小型仿生结构制造等场景。
熔融沉积(FDM/FFF)技术:成本与实用性兼具的 “入门优选”
熔融沉积技术通过加热喷头将热塑性生物材料(如 PLA、PCL 等)熔融后挤出,逐层堆积成型,是目前应用较广的入门级生物 3D 打印技术。其突出优势是成本低,设备与耗材价格亲民,且上手难度低,操作简单,适合科研团队初期开展基础生物材料打印研究,比如可降解的骨科固定支架初步模型、简单的药物载体结构等。
同时,熔融沉积技术支持连续纤维增强,将碳纤维、玻璃纤维等与热塑性材料复合打印,能提升构件的力学强度与模量,拓展其在承重类生物结构(如部分骨科辅助构件)中的应用。但该技术也有不足,高温熔融过程可能损伤生物活性材料,对细胞、蛋白质等敏感材料的兼容性较差,更多用于非活性生物材料的成型。
利用FDM技术打印的骨科术前模拟模型
浸入式打印技术:大尺寸复杂器官制造的 “突破者”
浸入式打印技术是生物 3D 打印领域的新兴技术,它将生物墨水在凝胶态的支持浴材料中挤出成型,支持浴材料能在打印过程中 “抓住” 墨水结构,避免其坍塌。该技术的最大突破在于实现了 “大小通吃”,通过多尺度浸入式打印(MSEP)策略,利用温度响应性支持浴材料,可在打印过程中逐层添加支持浴,用小针头就能打印出分米级的全尺寸人类心脏模型,同时还能保障微米级结构的精度。
此外,浸入式打印技术能很好地适配脆弱的生物墨水,减少打印过程中细胞的损伤,为复杂器官(如心脏、肝脏)的仿生构建提供了可能,有望推动再生医学领域器官移植供体短缺问题的解决,目前已在主动脉瓣膜假体、全尺寸心脏模型打印中展现出良好潜力。
森工生物 3D 打印机:整合多技术优势的科研利器
在生物 3D 打印设备领域,森工科技的 AutoBio 系列生物3D打印机极具竞争力,该系列以墨水直写技术为核心,同时整合多种技术优势,为科研与应用提供全方位支持。设备包含旗舰版、专业版、标准版等不同配置,旗舰版工作范围可达 300mmX200mmX100mm,满足大尺寸结构打印需求;配备双 Z 轴、四通道等设计,支持多材料、梯度材料打印,还能拓展高温 / 低温喷头、紫外固化、静电纺丝等模块,适配水凝胶、羟基磷灰石、药物细胞悬液等多种材料。
在精度与科研适配性上,AutoBio 系列喷嘴直径最小 0.1mm,机械定位精度 ±10μm,气压分辨率 1kPa,能提供压力值、固化温度、材料粘度等详细数据,满足科研过程中数据支撑需求。目前已广泛应用于组织工程支架、骨科植入物、药物新制剂研发等场景,合作客户涵盖国内众多高校及科研院所,是生物 3D 打印科研与技术转化的优质选择。
生物3D打印的技术类型有哪些,各有什么优势?

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