综述：3D生物打印在面部重建中的应用进展与挑战

这篇综述系统阐述了3D生物打印（3D Bioprinting）技术在面部重建中的突破性进展，涵盖骨/软骨/软组织再生、生物墨水（Bioinks）优化及AI辅助设计等核心议题，同时剖析了血管化、临床转化等关键挑战，为个性化修复提供新范式。

　　

引言

面部重建手术需同时修复功能与美学，但传统自体移植和异体植入存在供区并发症、免疫排斥等问题。3D生物打印通过逐层沉积含活细胞的生物墨水（Bioinks），可精准复制面部复杂微结构，为创伤、先天畸形等患者提供新解决方案。

3D生物打印原理

核心技术包括医学影像建模、计算机辅助设计（CAD/CAM）和生物墨水配方。天然水凝胶（如胶原、透明质酸）提供细胞支持但机械强度不足，而合成材料（如聚己内酯PCL）需平衡降解速率与生物活性。挤出式打印适合大体积组织但剪切力影响细胞活性，激光辅助打印（LaBP）精度高但成本昂贵。

最新进展

• 骨组织：患者特异性支架解决颌面缺损修复难题，合成材料逐步替代传统骨移植物。
• 软骨：新型脂肪软骨细胞（Lipochondrocytes）的发现推动耳鼻个性化重建。
• 软组织：多层皮肤打印与嵌入式血管网络显著提升移植存活率。
• AI整合：机器学习优化打印参数，卷积神经网络（CNN）实现实时纠错。

核心挑战

• 生物材料：天然/合成材料复合仍是难点，需兼顾打印性与细胞相容性。
• 血管化：大体积组织易坏死，内皮细胞共培养和血管生长因子递送是研究热点。
• 临床转化：FDA/EMA审批缓慢，仅少数细胞疗法产品获批，伦理与可及性争议并存。

未来方向

• 生物反应器：微流体系统模拟体内环境，促进类器官成熟。
• 基因编辑：CRISPR-Cas9⁹
  修饰干细胞增强缺氧抗性或免疫兼容性。
• 规模化：降低生物墨水成本，开发自动化质量控制流程。

结论

3D生物打印联合AI与基因编辑将重塑面部重建领域，但血管化、标准化生产等瓶颈仍需跨学科攻关。