生物凝膠結構三維可打印性研究.pdf

1、三維打印技術目前已廣泛應于電子、汽車工業(yè)、航空航天、醫(yī)藥工程等領域，基于其復雜結構卓越的加工能力、定制成本低、操作便捷等優(yōu)勢越來越受到全世界的重視。近年來，組織工程方向也逐漸引入這一技術，旨在通過該技術實現(xiàn)人體組織器官的體外培育，通過將病患者組織細胞培植的方式，減小器官移植排斥反應。生物水凝膠三維打印是利用天然材料水凝膠沉積形成具有復雜形貌結構的一種制造方法，通過在凝膠中包裹細胞，即可實現(xiàn)細胞的可控打印。凝膠三維支架結構決定培育細胞后組

2、織的形貌特點和細胞的生長情況，因此開展生物水凝膠可打印性研究在生物組織工程領域具有十分重要的意義。
　　本文在分析生物水凝膠三維打印特點的基礎上，研究開發(fā)適合水凝膠打印的材料配置。根據(jù)凝膠打印特點設計了具有保溫、冷卻等特殊功能的三維打印平臺。針對水凝膠三維結構打印工藝參數(shù)進行一系列系統(tǒng)性的實驗，從平面一維、二維結構到立體三維結構，逐步完善工藝參數(shù)研究。論文主要開展的工作如下:
　　一、水凝膠打印材料的配置。針對打印微米級精度

3、的水凝膠結構，研究開發(fā)了水凝膠溶膠原液的組成成分及配比研究，針對打印所需粘度及力學結構和含水量情況進行材料配比確定。
　　二、針對水凝膠結構的特殊打印工藝進行打印平臺的設計，包括平臺主件和輔件設計，設計包括保溫夾具模塊、制冷平臺模塊、水浴平臺模塊等諸多輔助模塊，以確保高精度水凝膠結構的打印。
　　三、針對水凝膠平面打印進行逐個工藝參數(shù)研究工作，從打印凝膠點入手，研究工藝參數(shù)對打印質量的影響。并逐步展開，研究一維直線的打印工藝

4、參數(shù)，針對工藝參數(shù)對直線線寬及擴散率的影響，通過理論結合實驗進行分析，給出了合理的工藝參數(shù)以及該參數(shù)確定方法與改進措施。其結果對其他生物材料的可打印性研究也具有較大的參考價值。
　　四、通過立體層膜結構的打印，分析層膜機械結構力學強度與工藝參數(shù)之間的關系，通過理論模型研究和實驗數(shù)據(jù)支撐確定工藝參數(shù)趨勢。對于層膜填充方式、填充率測試并根據(jù)需要場合提出選擇數(shù)據(jù)范圍。對于層膜層數(shù)增加造成力學性能降低的情況提出在固定層數(shù)間增加噴霧固化處理