论文标题： 3D Printing Strategies for Precise and Functional Assembly of Silk-based Biomaterials

期刊：Engineering

作者：Xiaoliang Cui, Jun Zhang, Yan Qian, Siqi Chang, Benjamin J. Allardyce, Rangam Rajkhowa, Hui Wang, Ke-Qin Zhang

发表时间： March 2024

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.022

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3D打印技术凭借其个性化定制和快速制造复杂三维结构的能力，成为一种具有“自由制造”优势的新兴技术。在这一背景下，3D打印技术在生物医疗领域的发展相当迅速，有望通过制造人工组织和器官，解决组织修复及器官移植的难题。尽管3D打印技术已经取得了显著的进步，材料开发仍然是制约该领域进一步发展的关键因素。因此，科研人员开始探索新的生物墨水来源，例如蚕丝蛋白，特别是丝素蛋白（SF），具有广泛的来源、卓越的生物相容性以及可调节的生物降解性，有望成为新型生物墨水的理想选择。

苏州大学张克勤教授科研团队在中国工程院期刊Engineering上发表了一篇题为3D Printing Strategies for Precise and Functional Assembly of Silk-based Biomaterials（《蚕丝基生物材料的精准和功能性组装的3D打印策略》）的综述性文章。该文章详细探讨了SF材料在3D打印领域的发展趋势，对SF材料的物理化学与生物学性质进行了系统总结，并对其作为生物墨水在点、线、面不同打印方法中的应用要求及其可加工性进行了综合评估。此外，文章还对近年来通过加工改性方法或与合成聚合物、天然聚合物等材料结合形成的SF基墨水在3D打印领域的研究成果进行了全面总结。最后，文章从3D打印技术的改进及材料改性等方面出发，对如何提升SF基3D打印的精度与功能性进行了科学展望。

图1 蚕丝基材料应用于各种3D打印技术示意图。

该文聚焦SF材料在各类3D打印技术中的适用性，特别针对最常用的喷墨（MJ）、挤出（ME）以及光固化（VP）三种打印方式进行了分析比较。其中，虽然MJ打印拥有较高分辨率，但需附着在基板上；ME因材料灵活而广泛应用，但分辨率和形态保真度相对较低；而VP则因其高分辨率和复杂结构的印刷潜力而备受关注，但对SF基打印材料的需求仍存在较大缺口。基于此，文章提出一系列前瞻性策略，试图通过技术与材料的创新，打造兼具高精度与功能性的组织工程支架或器件。这些创新将有可能拓展SF材料在仿生结构（如血管支架）、高精密生物医学器件（如微针贴片）以及个性化医疗等领域的应用。

综上所述，SF材料优良的加工性能、良好的生物相容性、可控的生物降解性以及低免疫原性，使其成为近年来生物墨水的理想选择，因此在3D打印领域备受关注。尽管已有众多基于SF材料的生物墨水适用于不同的3D打印技术，但将这一技术应用于临床仍需持续努力。预计未来随着生物技术的不断发展，SF基3D打印构建物在生物医学领域的应用范围将会更加广泛。

文章信息：

3D Printing Strategies for Precise and Functional Assembly of Silk-based Biomaterials

作者：

Xiaoliang Cui, Jun Zhang, Yan Qian, Siqi Chang, Benjamin J. Allardyce, Rangam Rajkhowa, Hui Wang, Ke-Qin Zhang

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.022

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https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.022

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