Escalating bone graft scarcity and donor site morbidity worldwide are alarming reminders that highlight the need for alternatives to gold standard tissue rejuvenation methods. Over the last few decades, many efforts have been made in bone tissue engineering (BTE) to fabricate artificial bone transplants. Conventional BTE techniques do not render pertinent spatial organization of cells, and they fail in mimicking the extracellular matrix of native bone tissue. This setback can be overcome by using the emerging technology of three-dimensional bioprinting (3DBP). 3DBP is a state-of-the-art technology that provides accurate hierarchal biomaterial structures that accommodate live-cell patterning to mimic their native counterparts. Herein, we provide an overview on the recent progress of cell-laden 3DBP technologies and also discuss the various biomaterials utilized (natural polymers such as chitosan, collagen, gelatin, hyaluronic acid, and silk fibroin and synthetic polymers such as PCL, PVP, and ceramics) to engineer scaffolds with requisite structural, mechanical, and biological complexity. We also highlight some of the persisting challenges and the solutions to surmount them, paving the way for progress in the field. Finally, we discuss how the combination of novel modalities with 3DBP can pave the way for new frontiers, like four-dimensional bioprinting (4DBP), to bring customized, stimuli-responsive, and highly effective regenerative scaffolds to bone tissue engineering.

中文翻译：

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深入了解用于骨骼组织工程的充满细胞的3D打印构造

全球范围内日益严重的骨移植物稀缺和供体部位发病率不断提高，这令人警醒，提醒人们需要替代金标准组织再生方法。在过去的几十年中，在骨组织工程学（BTE）中进行了许多努力来制造人造骨移植物。常规的BTE技术无法提供细胞的相关空间组织，并且无法模仿天然骨组织的细胞外基质。通过使用新兴的三维生物打印（3DBP）技术，可以克服这种挫折。3DBP是一项最新技术，可提供准确的分层生物材料结构，以适应活细胞模式以模仿其天然对应物。在这里 我们概述了充满细胞的3DBP技术的最新进展，还讨论了所使用的各种生物材料（天然聚合物，例如壳聚糖，胶原蛋白，明胶，透明质酸和丝素蛋白，以及合成聚合物，例如PCL，PVP和陶瓷）设计具有必要的结构，机械和生物学复杂性的脚手架。我们还将重点介绍一些持续存在的挑战以及克服这些挑战的解决方案，为该领域的进步铺平道路。最后，我们讨论了将新颖的模态与3DBP结合如何为新领域铺平道路，例如三维生物打印（4DBP），以将定制的，刺激响应的，高效的再生支架引入骨组织工程。以及丝素蛋白和合成聚合物（例如PCL，PVP和陶瓷）来设计具有所需结构，机械和生物学复杂性的支架。我们还将重点介绍一些持续存在的挑战以及克服这些挑战的解决方案，为该领域的进步铺平道路。最后，我们讨论了将新颖的模态与3DBP结合如何为新领域铺平道路，例如三维生物打印（4DBP），以将定制的，刺激响应的，高效的再生支架引入骨组织工程。以及丝素蛋白和合成聚合物（例如PCL，PVP和陶瓷）来设计具有所需结构，机械和生物学复杂性的支架。我们还将重点介绍一些持续存在的挑战以及克服这些挑战的解决方案，为该领域的进步铺平道路。最后，我们讨论了将新颖的模态与3DBP结合如何为新领域铺平道路，例如三维生物打印（4DBP），以将定制的，刺激响应的，高效的再生支架引入骨组织工程。