来源：3ders.org
市场需求
关节软骨的损伤通常发生在运动损伤或其他意外事故，或者是因失调或肥胖，受损的软骨不能自行愈合，并随时间继续分解，导致关节僵硬，严重的炎症，严重的情况软骨可以带走骨头接触到每一个侧面的关节，这就导致需要人工关节置换手术。由于供体短缺和生物相容性的问题，成功的移植是罕见的。
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3D打印水凝胶
德克萨斯的一组研究人员已经开发出一种新的3D打印水凝胶的技术，达到前所未有的耐用性和精确性，由于材料中添加的海藻酸钠，其灵活性和力量的结合，使得3D打印水凝胶可以达到类似于人体自然组织的生物材料性能，可用于替代那些遭受运动损伤或其他外伤的承重部位如膝盖软骨，减少关节置换的需要。人类自然状软骨组织工程的一个主要挑战是产生临床所需要的完整的结构、形状和结构，3D生物打印已达到这个目标。
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为了克服这些障碍，来自德克萨斯理工大学和德克萨斯农机大学的科学家们已经转向通过3D打印来解决这一医疗应用问题，复杂的3D打印组织和细胞支架代替原来的组织，并取代了捐助者的需求。
技术前沿
凝胶是一种亲水性聚合物，简单的组织和细胞支架，已被证明是优良的生物相容性材料。这是因为凝胶的高含水量给了他们一个模仿自然组织的灵活性。然而，灵活性也带来了局限性，水凝胶通常强度不够，容易变形，也很难支持如膝这样的承重关节。
由于凝胶的低粘度和胶凝温度范围大，之前琼脂凝胶实现精确的3D打印挑战很大。研究人员通过添加海藻酸钠将超硬琼脂双网络水凝胶被精确地打印成型。此外，海藻酸钠不仅增加油墨的粘度，同时也提高了其流变特性以及对加工精度的控制。
海藻酸钠凝胶是粘性胶状聚合物，3D打印成凝胶网络，使其更精确、更耐磨，并能保持精确给定的形状。这些离子形成的交联键，由此产生的钙和海藻酸钠水凝胶的抗拉强度高于任何其他水凝胶生物材料，并更符合人类自然状软骨。
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