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3D打印技术制作水凝胶支架的要求与可能性

更新时间: 2019-12-04 09:58:34  查看次数: 290    

海藻酸钠水凝胶是被FDA认证的安全无毒的生物材料,目前已被广泛的应用于药物传递、创伤敷料和组织工程等领域。其作为组织工程应用的最大优点是生物相容性良好,生物可降解性和内在细胞相互作用。水凝胶具备类似细胞外基质的环境,具有高度水化的三维网络结构,并且可以与细胞、生物大分子快速固化成凝胶基质。


Farzadi等研究了打印层厚和打印方向对制备出支架的机械强度和三维精确度的影响,实验结果显示出制备参数的不同对支架的影响具有显著性差异。Helena等在高精度快速3D打印一文中提到了有机溶剂的加入如何限制了支架精确度并提出如何避免使用有机溶剂来提高支架的制备精确度。利用海藻酸钠和明胶作为打印基材,通过考察打印机器自身参数:打印压力、打印速度、打印针头直径和打印间距,期望制备出精确度高,内部孔洞贯通良好且有较大孔隙率的SA/Ge支架。


首先制备出SA/Ge凝胶打印基材,凝胶呈现透明状、粘度适中且材料的流体性能良好。考察打印机自身参数对制备的组织支架的精确度和形貌影响,包括:打印气压、打印速度、打印针头直径和打印间距。

  1. 气压对打印精度的研究结果表明,其打印线条与理论线条的差值随着气压的加大呈现先减小后增大。说明在支架粘度和打印速度一定的情况下,其打印气压处于一个稳定值,加大气压或减小气压只能使支架精确度降低。在0.3Mpa时达到最优值。
  2. 打印速度对支架精确度的影响表明,低打印速度致使单位打印速度出丝量过多不利于支架成形,高打印速度致使单位打印速度出丝量过少,在16mm/s支架精确度较高。
  3. 打印喷头直径对支架精确度的影响表明,随着喷头直径的增加所需要的打印压力是减小的、打印速度在增大,有助于打印效率的提高。
  4. 随着打印间距的提高支架的精确度在提高。在制备出的凝胶粘度等参数一定时,其中打印速度和打印气压对支架的精确度影响最大。16mm/s和0.3Mpa时,制备出的支架结构清晰,孔孔贯通良好,是制备组织支架的最优参数。