隨著打印材料的豐富，以及更大尺度打印分辨率的提升，3D打印技術日趨成熟妥粟。然而，利用傳統(tǒng)3D打印技術將具有“形狀記憶”特性的聚合纖維納入到復合材料中吏够，制造出來的產(chǎn)品是無法移動的犀进，如沒有人為干預，它們將一直保持原狀织扰，即只考慮的打印對象的初始狀態(tài)膊节，并且假定打印對象是靜態(tài)的、無生命的率肉。

所謂“4D打印技術”原拉，即傳統(tǒng)3D打印技術中再加入“時間”變量，不僅包含3D的長剑三、寬和高3個維度堵套，更增加了一個時間維度，使打印出的物體可以隨著時間推移在形態(tài)結構上自我進行智慧調(diào)整矩汪，最終自動達到預先設計要求端皮。如此，技術人員便可將其引入更多領域應用拒凝。

一．4D打印技術在生物醫(yī)療領域的應用

4D打印技術的材料是響應生物相容性材料腰凫，這些材料能根據(jù)外界刺激（包括溫度、水牢裳、磁場等）轉(zhuǎn)變功能重塑形態(tài)逢防，從而制造出更復雜的類似于肝和心臟等原生組織結構。因此，4D打印技術將對功能組織或器官的生物打印做出重大貢獻忘朝。

1.組織工程

隨著4D生物打印技術的飛速發(fā)展灰署，體外構建仿生血管研究有望得以實現(xiàn)。例如辜伟，自折疊聚合物可以通過封裝不同類型的細胞來制造血管氓侧，并可以在水中形成多層管狀結構脊另。另一種方法是通過4D生物打印中的細胞自組織能力來制造血管导狡。由于血管生成是組織工程學中的關鍵，且血管需求量大偎痛，因此旱捧，體外構建仿生血管研究的實現(xiàn)將極大地改善目前面臨的血管困境，造福于廣大患者踩麦。

另外枚赡，4D生物打印技術也可用來打印硬組織，如骨骼等谓谦。先打印一種具有網(wǎng)格圖案的聚合骨蛹拜，為了移植礦化再在骨頭上涂上下鼻甲組織來源的間充質(zhì)干細胞。經(jīng)過短暫的培養(yǎng)期贺坝，打印的骨組織移植變得成熟慰颊。對脫細胞移植物在體外和體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，它具有改進的骨誘導和骨傳導的性能俘噩。然而辱折，移植的骨骼沒有天然骨的機械強度。還需要進一步努力提高這些打印出來的骨組織的強度逾辕。

2.藥物輸送

4D生物打印技術可以精確控制不同的組件的空間分布财调，以可編程的方式釋放或封裝藥物和細胞≈蠓校總的來說兔触，4D生物打印技術就是在3D打印的基礎上增加“時間”這個第四維度。它的實現(xiàn)方式主要是兩個腾枣，一個是基于材料的變形尤桃，另一個是基于組織工程構建的成熟。4D生物打印技術在獲取組織功能結構爷耀，通過刺激引起的結構變形甘桑、控制藥物釋放等領域已經(jīng)取得進展，但是仍然處于起步階段歹叮。

二．4D打印技術面臨的問題

第一跑杭，可以用來打印的響應性材料是有限的。大多數(shù)材料只對一種刺激有反映。然而德谅，在人的身上爹橱，復雜的微環(huán)境是由多個系統(tǒng)監(jiān)管來維持穩(wěn)定的，如神經(jīng)調(diào)節(jié)窄做、體液調(diào)節(jié)和自我調(diào)節(jié)等愧驱。所以，能夠響應多種生理信號的自變形打印材料對于4D生物打印技術的醫(yī)學應用是非常有利的椭盏。除了發(fā)現(xiàn)新的材料组砚，使現(xiàn)有的響應材料能夠被打印和同時解決生物排異性問題也是未來的研究方向。

第二掏颊，4D生物打印技術現(xiàn)有的結構變形只是簡單的變形糟红，如折疊、展開锌褒、自組織等匣夭。主要是因為這些變形發(fā)生在宏觀尺度上，制約了打印對象的演化過程中的精確控制勇湃。

三．4D打印技術產(chǎn)品的前景廣闊

無論是德國工業(yè)4.0坝总、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，還是“中國制造2025”迅忙，不管是哪一種工業(yè)生產(chǎn)模式兆距，在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的過程中都需要大量的組裝費用，將4D打印引入到工業(yè)生產(chǎn)的過程中菜涯，可以免去組裝費用伶离，從而大大降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。4D打印技術可以根據(jù)用戶的需求拣末，隨時生產(chǎn)出客戶所需要的產(chǎn)品诺教，滿足用戶個性化需求，實現(xiàn)個性化定制饼瓮，這樣企業(yè)還可以根據(jù)客戶的需求進行實時制造碗帅，不需要進行原材料囤積，企業(yè)也就不用擔心資金鏈熔斷的問題豹爹，減小資金運轉(zhuǎn)的壓力裆悄。

未來的一個工作任務是通過調(diào)節(jié)外部刺激精確控制4D生物打印方向、功能臂聋、形狀等微觀的東西光稼。提高打印分辨率可能是實現(xiàn)變形的精確控制一個方案，我們應該投入更多的精力來研究敏感的生物材料孩等，來提高打印分辨率艾君。基于細胞成熟4D生物打印技術，如能控制細胞排列冰垄，就可以更好地模仿體內(nèi)組織蹬癌。總之虹茶，4D生物打印技術為生物工程打開了一扇新的大門逝薪，它將作為一個新工具用來解決組織工程和藥物傳遞方面的問題。

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