综述：3D打印聚酰胺的生物医学应用：系统综述

这篇系统综述全面评估了3D打印聚酰胺（PA）及其复合材料在生物医学领域的应用潜力，重点探讨了PA6、PA12等材料的机械性能（如拉伸强度、杨氏模量）、生物相容性，以及通过选择性激光烧结（SLS）、熔融沉积成型（FDM）等技术在组织工程、药物递送、个性化医疗（如手术导板、假体）及医学教育中的创新应用。文章强调标准化研究和临床验证的必要性，为未来生物材料开发提供重要参考。

　　

3D打印聚酰胺的生物医学应用

材料特性与打印技术

聚酰胺（PA，俗称尼龙）因其优异的机械强度（如PA12拉伸强度30–70 MPa）和生物相容性，成为生物医学应用的理想候选材料。国际标准化组织（ISO）定义的7类3D打印技术中，PA尤其适用于粉末床熔融（PBF）中的选择性激光烧结（SLS）和材料挤出（MEX）中的熔融沉积成型（FDM）。PA6和PA12因低毒性被广泛研究，其复合材料（如PA12/羟基磷灰石HA）可显著提升力学性能——添加15 wt.% HA时压缩强度提高43%。

机械性能与生物医学适配性

系统分析显示，3D打印PA的机械性能受孔隙率和拓扑结构显著影响。例如，40%孔隙率的PA12支架杨氏模量从1419 MPa（无孔隙）降至941 MPa（特定拓扑）。通过有限元分析（FEA）优化设计的梯度孔隙支架（如Voronoi结构）能平衡力学强度与细胞渗透性，其中PA66/nHA复合材料在50%填充密度下表现出最佳骨再生效果。

组织工程与再生医学

PA基支架在骨组织工程中表现突出。SLS打印的PA12/HA（4 wt.%）支架促进小鼠间充质干细胞增殖，而PA66/nHA通过低温3D打印技术实现与松质骨相当的压缩强度（≈30 MPa）。血管工程中，FFF打印的PA/聚乙烯醇（PVA）复合小直径血管展现出与颈动脉匹配的拉伸模量（≈1.3 GPa），支持内皮细胞生长。

药物递送与抗菌应用

PA的控释潜力通过SLS打印载药装置实现，如负载甲硝唑（80–90 wt.%）的PA12片剂硬度超40 N。抗菌改性中，PA12/银掺杂纳米颗粒（AgDANP 2 wt.%）对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）的抑制率达99%，同时保持41.8 MPa拉伸强度。

个性化医疗解决方案

临床案例证实，PA12手术导板在颌面重建中误差<1 mm，而MJF打印的PA12踝足矫形器（AFO）较传统聚丙烯产品减重175 g。PA6碳纤维增强髋关节假体通过Taguchi法优化参数（255°C打印温度），收缩率控制在3 mm内，满足植入物表面粗糙度要求。

医学教育与未来方向

PA模型在解剖教学中优势显著，如SLS打印的颅底模型精准复现神经血管结构。未来4D打印PA基热塑性弹性体（TPAE）将推动智能药物释放和软体机器人发展。当前局限在于缺乏统一标准，呼吁多中心研究验证长期临床效果。

全文通过114篇文献的系统分析，确立了PA在生物医学领域的多维价值，同时指出需通过国际协作解决标准化与转化医学挑战。