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增材制造（AM）技术凭借其对复杂结构的精确控制，为金属植入物的制备提供了前所未有的机会，但可降解镁合金的增材制造植入物的发展却相对缓慢，主要是由于镁合金在制备过程中存在易燃性和不安全性。可降解镁合金的增材制造植入物所面临的挑战，主要是对制备过程的参数和结构设计进行优化，以满足组织工程支架的功能要求。螺旋二十四面体（gyroid）结构是一种平均曲率为零的极小曲面（TPMS）结构，可将其用于可降解镁合金的增材制造支架。由于其较高的比表面积和自支撑特性，可降解镁合金的增材制造支架展示出优异的力学性能和可降解性能。通过进一步涂覆过氧化二碳酸二环己酯（DCPD）表面涂层，具有gyroid 结构的可降解镁合金的增材制造支架有望成为下一代结构复杂的骨科植入物的候选材料。
在过去的几十年间，增材制造（additive manufacturing, AM）技术可低成本、高效益地制造几何外形复杂的物体，在医疗行业得到了快速的发展和广泛的应用。在本文中，我们讨论了AM技术在制药学、医用植入物和医疗器械领域中的最新应用进展。口服和透皮给药的药物可以通过多种AM技术制备，不同类型的软硬医用植入物也可通过AM技术实现组织工程结构的制作。此外，利用AM技术还发明了用于诊断和治疗各种病理情况的医疗器械。越来越多的研究揭示了AM技术在医疗应用中的巨大潜力。本文目的是阐述AM技术在医学领域的应用进展以及目前的局限性。
在过去的30年中，增材制造（AM）发展迅速，并在生物医学应用中显示出巨大潜力。AM是一种面向材料的制造技术，其材料固化机制、打印结构精度、后处理过程和功能应用都是基于打印材料的。但是，用于制造生物植入物的3D可打印材料仍然非常有限。本研究对用于生物植入物的2D、3D AM材料进行了概述。此外，在我们团队先前开发的4D打印陶瓷前驱体及陶瓷材料的基础上，受太极思想的启发，本文提出了一种简单而新颖的软硬集成4D增材制造概念，以应用于人体系统中复杂且动态的生物结构。多材料打印技术的发展，使得人们未来可以使用2D、3D、4D AM材料开发生物植入物和软硬集成生物结构。
增材制造是食品、制药、医学和机械加工等领域的一种重要生产技术。得益于增材制造快速、低成本和可定制化的加工特性，医学增材制造推动了医疗器械、医学假体和临床移植物等领域的发展。在此背景下，高通量以及结构和组分把控精准等优势使微流控技术在医用增材制造领域显露头角，且已被应用于药物开发、组织工程和器官芯片的构建。本文综述了近年来微流控技术在医用增材制造领域的研究进展。首先，针对不同结构的液滴和纤维模板的构建，评估了基于微流控技术的医用增材制造的独特优势；其次，介绍了微流控技术在细胞定向、三维细胞培养、体外组织构建和细胞疗法方向的应用现状；最后，讨论了基于微流控技术的医用增材制造面临的挑战及其发展前景。
假肢和矫形器是常见的用以代偿或补偿机体障碍人士功能需求的辅助设备。假肢矫形器的传统制造方法是一个耗时且劳动密集的过程，并存在严重的材料浪费问题。这些问题随着增材制造（AM）技术的发展和应用迎刃而解。人们已经进行了大量的理论和实践尝试，但将该技术真正用以制造假肢矫形器并满足临床需要还存在很大挑战。现存的挑战之一是缺乏一个集成AM技术和操作过程的系统框架。另外，如何基于该技术设计出同时满足功能性和舒适性需求的产品也是待解决的问题。本研究回顾了AM技术在制造假肢矫形器方面的应用现状，并对基于计算分析的产品优化设计方法和生物力学评估做了讨论。我们还设计了一个系统框架，该框架融合了从目标肢体的医学影像扫描到高适配性能产品的全过程。该过程还包含了用有限元方法进行产品优化设计和生物力学评估的环节。一个完善的系统框架能够高效地制造出满足生物力学性能需求的产品，从而大大促进AM技术在假肢矫形器领域中的应用。
增材制造（AM）技术具有制备复杂几何结构的能力，为可降解金属植入物的制备提供了前所未有的机会，尤其对具有合适力学性能和良好生物相容性的可降解镁合金。然而，AM可降解镁基植入物面临着许多挑战，如镁粉制备困难以及AM过程中的粉体飞溅和裂纹形成。本文分析了AM可降解镁合金所面临的挑战，并提出了相应的应对策略，成功制备了一种表面光滑且圆整度好的新型镁合金（JDBM）粉体，然后对其AM参数进行了优化。在优化参数的基础上，采用选区激光熔化（SLM）技术制备了三种不同结构（仿生、金刚石和极小曲面）的JDBM多孔支架，并分析了其力学性能和降解行为。最后，筛选出性能最优的极小曲面支架进行透钙磷石（DCPD）涂层处理，该涂层极大地抑制了支架降解速率，并提高了其细胞相容性。AM镁合金支架展现了作为骨组织工程支架的临床应用前景。
人工设计的非接触式多细胞共培养模型可以模仿人体组织的细胞内微环境，但其发展始终面临各种挑战。本研究利用3D打印技术，成功制得了一种含β-磷酸三钙/羟基磷灰石（β-TCP/HA）的细胞容器样支架，该支架设计了四种不同形状的微孔结构：三角形、正方形、平行四边形和长方形微孔结构。这些支架可以在非接触的方式下同时培养四种细胞。本研究构建了一种由人骨髓间质干细胞（HBMSC）、人脐静脉内皮细胞（HUVEC）、人脐静脉平滑肌细胞（HUVSMC）、人真皮成纤维细胞（HDF）组成的3D共培养模型，用以研究这些细胞在促进骨生成和血管生成过程中细胞的个体效应与协同效应。结果表明，相较于在3D细胞容器中仅培养一种细胞，共培养三种或四种细胞展现出了更高的细胞增殖率。HBMSC与HUVEC的细胞间相互作用的研究表明，含有四种独立空间结构的3D细胞容器可以通过放大共培养细胞的旁分泌效应促进细胞的骨生成和血管生成能力。此外，在3D细胞容器中建立多细胞非接触体系，特别是含有三种或四种细胞的共培养体系，相对于单细胞培养模式与两种细胞共培养模式来说，在促进细胞成骨分化和成血管分化方面展现出明显的优势。本研究为基于支架的多细胞非接触式共培养体系的发展提供了新的研究方向。
复杂而严重的髋臼骨缺损是人工髋关节置换术重建过程中最主要的挑战和难点。本研究旨在探讨3D打印技术在重建这种复杂髋臼骨缺损中的优势。我们回顾性分析了3例使用3D打印技术治疗的复杂髋臼骨缺损患者的预后，其中一例患者涉及双侧缺损重建。这些髋臼骨缺损的共同特点为常规方法难以重建。因此，在本研究中，我们首先结合了医学影像学分析、计算机软件模拟和重建（如MIMICS软件和西门子NX软件）及实际手术经验对缺损体积、假体重建稳定性和假体安装精度进行预测和评估，Harris髋关节评分被用来评估肢体功能。我们的结果表明3D打印假体可以精准重建骨缺损，并获得良好的假体稳定性，并且Harris髋关节评分显示3位患者肢体功能得到较好的恢复。总而言之，3D打印技术在人工髋关节翻修术中应对复杂且程度较为严重的骨缺损具有非常好的治疗效果，最终患者获得满意的预后。
通常，在头颈部外科中广泛应用的颅颌面重建植入物都被制造为标准样式。在手术过程中，医生必须手工弯折颅颌面重建植入物以匹配不同患者的骨骼解剖结构。弯曲植入物的过程非常耗时，尤其是对于一些缺乏经验的外科医生来说，很难操作。此外，反复的弯折可能会使得植入物内应力集中，在咀嚼载荷作用下易发生疲劳，最终导致植入物疲劳断裂、螺钉松动、骨吸收等并发症。目前已有一些关于3D打印颅颌面重建患者匹配式植入物的报道，但很少有人考虑到植入物的质量问题。在本文中，我们提出了一种制作颅颌面重建3D打印手术植入物的系统性方法。这一方法包括三个部分的内容：首先，我们基于SolidWorks®软件开发出一个容易使用的设计模块，该模块可帮助外科医生设计手术用颅颌面重建植入物及其辅助工具；设计工程师可以在此基础上进行更详细的设计，并借助有限元模拟来优化设计。接着，制造过程可分为三个步骤进行：第一步检测原材料粉末，第二步设置适当参数进行3D打印，第三步对3D打印产品进行后处理（即热处理和表面处理）以保证植入物的质量和性能。最后，对植入物进行成品检测和消毒后用于颅颌面重建手术中，术后再使用患者信息追踪软件辅助术后康复随访。采用这种方法，目前我们已成功完成了41例手术。3D打印患者匹配式植入物有很多优点，能减少手术时间，加快患者恢复。此外，本文提出的方法也有助于保证植入物的质量安全。
目前，原代肝细胞（PHC）在各个研究领域被广泛使用，但是由于在体外培养过程中肝细胞特异性功能的迅速退化（即去分化），严重限制了它的应用范围。尽管学者已经对PHC的转录调控和全细胞蛋白质组（WCP）进行了广泛研究，但只有为数不多的研究考虑了蛋白质翻译后修饰（PTM）在这一过程中的作用。为了揭示引起PHC去分化的潜在机制，我们收集了在体外培养0 h、6 h、12 h、24 h和48 h的大鼠原代肝细胞样本，对各个时间点细胞样本的转录组、WCP、泛素化蛋白质组和磷酸化蛋白质组进行了定量分析。我们的数据包含了原代肝细胞体外培养去分化过程中详细的多组学分析结果，包括2196个蛋白质、2056个泛素化修饰位点和4932个磷酸化修饰位点。这项研究表明，PHC去分化过程中基因转录水平和蛋白质表达量之间的相关性较低。泛素化修饰组和对应的WCP联合分析表明，PHC去分化伴随着非降解性K27泛素化修饰位点的增加。对差异表达的磷酸化修饰蛋白进行功能富集分析，表明该过程中有铁死亡参与。其中，有404种蛋白质同时具有泛素化修饰位点和磷酸化修饰位点，被鉴定为与去分化事件有关的关键蛋白。最终，Ptbp1、Hnrpd、Hnrnpu和Srrm2被鉴定为PHC去分化过程中的hub分子。综上所述，我们的数据为抑制原代肝细胞体外培养去分化提供了潜在靶点分子及新的见解。
本文介绍了无煤柱自成巷煤炭开采成套技术，旨在减少地下煤炭资源的浪费和矿井巷道的开挖。通过三类关键技术的相互配合，该开采技术实现了沿空巷道的自动留设，进而实现无煤柱开采。其中，恒阻大变形支护（constant-resistance large deformation support, CRLD）保证了留设巷道的顶板稳定性，定向预裂爆破（directional presplitting blasting, DPB）分割了巷道和采空区间的顶板联系，挡矸系统支护（blocking-gangue support system, BGSS）整合了采空区内垮落的岩体材料，以形成有效巷帮。通过工业性试验，验证了这三类关键技术的工程效果。现场应用结果表明：由于垮落岩体的碎胀支撑特性，留设巷道将处于卸压环境下。在经历短暂的动压影响之后，留设巷道逐渐稳定，稳定之后的巷道可满足煤矿安全生产要求。本文的研究结果论证了该开采技术具有良好的工程应用性。根据所提出的设计原则，因地制宜，无煤柱自成巷开采技术可在井工煤矿进行大规模推广。