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眼保健的第三维度:眼科领域中3D打印技术的全面综述 精选

已有 801 次阅读 2026-1-18 08:37 |个人分类:学术软文|系统分类:论文交流

当个性化定制成为潮流,从服装到家居,无不彰显着“量身打造”的魅力。现在,这股风潮正以前所未有的深度,进入一个关乎光明的精密领域——眼科医疗。3D打印,这项通过逐层堆叠材料来制造三维物体的技术,正在从手术规划、器械制造到组织再生等多个维度,悄然重塑着眼科诊疗的未来。

加拿大多伦多大学和舍布鲁克大学的研究团队在MDPI期刊 Hardware 发表了一篇系统性综述,全面阐述了3D打印技术在眼科领域的应用现状与未来前景。这项研究揭示,3D打印不仅仅是制造工具的升级,更是一种能够实现“精准医疗”和“个性化治疗”的范式转变。

          

3D打印的一般构建步骤:

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从模型到植入体:3D打印的临床应用全景

           

3D打印在眼科的应用,正沿着从“体外”到“体内”、从“无生命”到“有生命”的路径快速发展。

            

1. 手术规划与医学教育的革命

传统上,医生依赖于二维影像和经验在脑海中构建三维手术路径。如今,基于患者CT或MRI数据3D打印出的个性化眼球、眼眶或肿瘤模型,让医生能够在手术前进行“实战演练”。这不仅大大降低了手术风险、缩短了手术时间,也为医学生和年轻医生提供了无比珍贵且可重复的实践教材。

         

2. 个性化假体与植入体

对于因眼癌或外伤需要摘除眼球的患者,传统的义眼制作流程繁琐且匹配度有限。3D打印技术可以根据健侧眼的扫描数据,快速制作出形态、色泽高度匹配的个性化眼眶植入体和眼部假体,显著改善患者的外观和生活质量。此外,针对复杂眼眶骨折的修复植入体,也能实现完美贴合。

          

3. 创新的药物递送系统

眼部用药面临着一大挑战:药物在眼表停留时间短,生物利用度低。3D打印技术为这一难题提供了创新解决方案。研究人员已成功打印出具有复杂微观结构 (如微针、网格) 的眼表药物缓释装置。这些装置可以精准控制药物释放速率和部位,为治疗青光眼、角膜新生血管等慢性疾病带来了新希望。

         

  • 通向未来的曙光:3D生物打印与组织再生

如果说上述应用令人惊叹,那么3D生物打印则代表着眼科治疗未来的终极梦想之一——功能性组织再生。

人工角膜:科学家正在探索使用负载了角膜细胞的生物墨水进行打印,旨在制造出具有光学透明性和生物力学强度的角膜替代物,为数百万角膜盲患者带来移植新选择。

视网膜组织模型:通过逐层精确排布不同类型的视网膜细胞 (如光感受器细胞、支持细胞),3D生物打印能够构建出复杂的视网膜层状结构。这不仅为研究视网膜疾病 (如老年性黄斑变性) 提供了绝佳的病理模型,也为未来的细胞替代疗法奠定了基础。

          

尽管目前大多数研究仍处于临床前阶段,但3D生物打印无疑为治疗那些目前无法治愈的致盲性眼病,开辟了一条充满希望的道路。

       

  • 核心支撑:多样化的3D打印技术

不同的临床需求,需要不同的技术来实现。该综述详细梳理了适用于眼科的几种主流3D打印技术及其特点:

        

  • 挑战与展望

尽管前景广阔,3D打印在眼科的全面普及仍面临挑战:包括生物相容性材料的进一步开发、监管审批流程的优化、以及降低高端技术 (尤其是生物打印) 的成本。

然而,其发展方向是明确的:从打印无生命的辅助器械,到打印承载药物的智能装置,最终迈向打印有生命的功能性组织。这篇综述清晰地表明,3D打印技术正在将眼科的诊断与治疗,带入一个前所未有的“三维定制化”时代,最终目标是为每一位患者“打印”出最适宜的治疗方案与健康光明。

    

阅读英文原文:https://www.mdpi.com/2654576

    

  • Hardware 期刊介绍

主编:Peter C. Hauser, University of Basel, Switzerland    

Hardware (ISSN: 2813-6640) 是一个国际性的、经同行评审的开放获取期刊。期刊聚焦于物理硬件系统的设计、原型制作、测试和广泛应用,涵盖的领域包括但不限于:科学仪器、开源硬件、物联网设备、机器人、以及医疗设备等。期刊旨在为硬件开发者、工程师和研究人员提供一个分享创新设计、解决方案和实用经验的平台。

Time to First Decision:19 Days

Acceptance to Publication:8 Days

期刊主页:https://www.mdpi.com/journal/hardware

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