3D打印作为一种发展迅速的新兴技术,给包括航空航天、机械、汽车、医疗、教育等在内的诸多行业注入了新鲜的血液。生物3D打印,也推动着组织工程与再生医学发生巨大的变革。目前骨科疾病逐年增多,但并不是所有骨科损伤均必须通过手术进行治疗。有些损伤,有望通过3D生物打印技术进行治疗。然而,单纯应用3D生物打印机这种设备,并不能完成治疗疾病的重任。还需要联合细胞学、临床医学、材料学、物理学、分析化学等多种学科。本研究中,我们希望通过联合应用三维扫描技术与3D打印技术,进行骨与软骨的缺损修复,并探究3D原位打印在这些疾病中应用的可行性。本研究采用三种不同的模型,模拟三种骨科疾病:1、长骨大段缺损模型;2、股骨髁不规则骨折模型;3、软骨缺损模型(符合国际软骨修复协会(ICRS)定义的IV级软骨缺损)。使用高分辨三维扫描仪获取样本的数字模型(包括健康模型和疾病模型),之后通过布尔逻辑运算,获取缺损部位的数字模型。然后将目标模型导入3D打印机。生物墨水采用了两种不同的光致聚合水凝胶。一种为我们自主研究的海藻酸为主要成分的水凝胶材料,另一种是甲基化的透明质酸为主要成分的水凝胶材料。通过对形态,力学性能,流变学特性和细胞相容性等参数等评估,确定材料的可用性。通过3D原位打印,修复骨与软骨缺损。再次进行三位扫描,用相关软件对模型进行评估,并与原始模型对比,发现打印精确度较高,复合预期结果。本研究的结果提示,三维扫描与3D打印可以为组织工程学和再生医学提供新的治疗思路。