支架材料的构建与快速成形是组织工程与再生医学研究的一大关键技术问题，根据材料的不同，材料的加工与处理方法也有着不同的要求和速成方法。制作含孔隙支架材料的方法有多种，比如纺织纤维的编织与非编织处理，薄膜的制作是使用溶剂法还是压缩气体法，还有聚合物颗粒的烧结处理等。构建组织工程器官所用的材料，大多是以固体颗粒的形式存在，必须经过一定的处理才能用于组织工程。材料处理方法的选择极其重要，因为不同的处理会导致材料的机械性能和降解率的变化。以下将简单介绍一些常见的材料处理方法。

研究表明，PGA材料的黏结或编织处理工艺，使得支架材料的性能非常利于组织的再生。这种方法处理的材料孔隙率和孔径大小都较理想，非常利于细胞的贴附和生长，以及营养物质的进入和代谢废物的排出。但是其最大并且难以克服的缺陷是当移植到体内后，缺乏足够的结构稳定性。

纤维黏结技术可以获得良好的孔隙连通。简单而言，就是把PGA材料先按要求的形状摆好，然后包埋到PLLA/二氯甲烷溶剂中。等溶剂挥发干净之后，将PLLA-PGA混合体加热到融解温度，然后在逐渐降温的过程中，通过选择性溶解去除PLLA，剩下的PGA纤维以点交叉的方式结合在一起。显而易见的是，用这种方法仍达不到对孔隙的理想控制。溶剂的选择，两种聚合物的混合，融解温度的差异等因素都限制了该技术的广泛应用。此外，材料中残存的溶剂对细胞也有一定的毒害作用。

该技术是在低温下，将聚合物溶解在苯酚、二氧杂环乙烷等有机溶剂中。在逐渐降低温度的过程中逐渐实现液-液相分离或固-液相分离，然后通过升华作用去除凝固的溶剂，最后得到含有孔隙的支架。这种方法的好处之一是可以很容易地将生物活性因子整合到材料上，而且不会降低因子的活性。其缺点是工艺参数的轻微改变，比如材料的种类、聚合物的浓度、融解物/非融解物的比率以及热压缩方法的变化等都会极大地影响孔隙的形成。

该方法是将筛选过的氯化钠、酒石酸盐和柠檬酸盐等颗粒或蔗糖等有机物颗粒均匀混合到聚合物溶液中。然后通过熔铸法或冻干法去除溶剂。颗粒成分通过选择性溶剂溶解析出，得到多孔聚合物支架。用这种方法可以得到93%以上的孔隙率，孔隙直径可以达到500μm。该方法的缺点是只能制备厚度不大于3mm的支架。不过也有研究者先制备多个这种支架，然后将这些支架叠加，制成具有一定形状且厚度较大的支架。

按照组织的立体解剖形状，以一定厚度将其等分，预先制备出轮廓铸模。利用成孔剂析出法，依照这些模型制作高孔隙率的PLLA或PLGA膜。然后利用氯仿把相邻的膜黏结在一起，从而形成具有一定形状、体积较大的三维支架。

将细小的PLGA粉和明胶微粒的混合物放进聚四氟乙烯铸模中，加热到玻璃化温度以上，然后溶解去除明胶，形成高孔隙率的PLGA支架。孔隙的大小可以通过调整明胶颗粒的大小来控制，孔隙率可以通过改变聚合物/明胶的比例来控制。改变铸模可以获得不同外形的支架。

将羟基磷灰石颗粒和发泡剂一起混合到液态PLGA中，灌模成形，然后将发泡剂析出获得多孔隙支架。该方法的特点是含有羟基磷灰石晶体颗粒，支架的强度大大提高了。

将固体PLGA暴露在高压CO ₂中，使得液态PLGA中的CO ₂饱和，逐步将CO ₂的压力降到与周围环境持平，从而导致CO ₂发泡形成孔隙。该方法的优点是不使用任何化学溶剂，缺点是材料表面孔隙少，材料内部孔隙交通性差，不利于细胞的生长。

如上所述，制作组织工程支架的方法很多，但是我们也可以看到，上述方法都存在一定缺陷:有机溶剂的残余、结构不稳定、机械强度不够、微观结构难以控制等。组织工程要求支架材料具有合适的降解速度、孔隙直径、孔隙率、外形和一定的机械强度，这些因素都会大大影响细胞的生长和组织的形成。而上述方法难以达到这些要求，因此人们必须寻找一种新的材料处理工艺，目前看来，快速成形技术就是一个不错的选择。

随着计算机技术和制造技术的发展，出现了一种将二者结合的新技术:快速成形技术( rapid prototyping，RP)。其特点是通过计算机辅助设计，可以快速构建大体积的结构复杂的支架。快速成形的基本原理是将计算机辅助设计生成的三维实体，通过处理转换成特定的文件格式(如STL标准格式)，再从其中切出有特定厚度的一系列片层，即分层，将这些片层的信息依次传到快速成形机中，通过光固、烧结、黏结等工艺将材料逐层添加上去，最终转化成实体物理模型，采用这种方法可以制造出任意形状的物体。实际上在医学领域，该技术早已应用于CT扫描、制作钛种植体等。传统的支架制作方法不能很好地控制支架的内部结构和外形，而快速成形技术可以按预想的方案构建支架。由于可以很好地控制材料的外形和内部孔隙，该技术是制作组织工程支架的理想工艺。下面简单介绍几种快速成形技术。

将薄层材料切成所设计支架的轮廓形状，并用热敏的黏结剂将其叠加起来，从而得到三维实体。其最大优点是激光束仅需沿支架的轮廓扫描，加工效率好，生成的零件不易变形。但该工艺产生的废料多，而且在支架孔隙内部残留的碎片难以清除。Steidle等使用该方法，利用羟基磷灰石颗粒为原材料，磷酸钙玻璃为黏结剂，构建了一种具有良好生物相容性的组织工程骨材料。该材料内部几乎是完全致密的，这使得它完全不适合作为组织工程的支架材料。层压黏结技术可以完美的再现构建组织的外形，但是由于每个横截面的内部结构都不同，所以仍无法实现对支架内部结构的控制。

又称立体平板印刷法，缩写为SLA。其原理是将激光照射在树脂溶液中，被照射部分立即凝固。成形的第一步先搭网格形支架，主要在零件悬空及“孤岛”结构中作支撑或制约零件的变形。计算机控制激光束沿x和y方向运动，有选择地局部固化一层光敏树脂，被固化的切片层随工作台下降，新一层溶液覆盖在固化层上，激光再次按轨迹照射，新的固化层与第一层黏结在一起，如此重复直到生成整个物体。

该法的原理是在一个封闭成形室中装有2个或3个活塞筒，分别用于供粉和成形。开始时，供粉活塞上移一定距离，铺粉滚筒将粉均匀地铺在加工面上，激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的片层，未扫过的地方仍然为松散的粉末。成形活塞下移一定距离，而供粉活塞上移一定距离，铺粉滚筒再次将粉末铺平后，激光束开始依照零件的下一层信息扫描。激光扫描之后的一层同时也烧结在上一层上。如此反复，即可制造出一个三维实体。

又称三维打印法。其过程与选区烧结法相似，只是激光束被电控喷头所喷出的黏结剂替代。喷头在粉末层表面有选择地施加黏结剂。每粘完一层，便重新铺粉，一层层喷洒，得到一个凝固的支架模型，再放到控温炉中加热，进一步固化黏结剂，增强零件强度。

其原理与选区黏结法有类似之处，但在喷头中喷出的是半熔状热塑性材料。当喷头在xy平面中按轨迹运动时，喷出的热熔性材料迅速凝固，堆积在已有材料表面上。层层堆积便构建成了一个支架。该方法的优点是所有喷出的材料都用在零件上，材料利用率高。但对于近乎水平的悬空平面，需要搭支撑架，对于较高的零件，其成形时间会很长。

其原理是将每一层粉末在紫外光下曝光，不曝光部分用掩膜遮住。由于是层层曝光，光固化速度比光敏液相法快，但步骤比较繁琐。只有在制作大的支架或者是多个支架时，才能体现其优越性。

不同种类的快速成形系统因所用成形材料的不同，成形原理和系统特点各有不同。但是，其基本原理都是一样的，那就是“分层制造、逐层叠加”，类似于一台立体打印机，实现一种由点到线，线到面，由面组成立体结构的过程。成形材料有三种基本类型，即液相、固相、粉末快速成形系统，导致最终模型从纸、聚合物到金属多种多样。快速成形新技术还在迅速发展，新的成形方法层出不穷，其在医学领域以及组织工程支架的研究和制作中具有广阔的前景。