[发明专利]一种细胞3D打印系统及打印方法

权利要求书

1.一种细胞3D打印系统，其特征在于，包括恒温舱（1）以及设在所述恒温舱（1）内的料筒（2），所述恒温舱（1）底部设有喷嘴系统，所述料筒（2）与所述喷嘴系统连通，所述喷嘴系统上设有用于喷嘴系统喷出细胞时，在喷嘴系统和细胞之间形成气流保护层的气流发生装置。

2.根据权利要求1所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述喷嘴系统包括内喷嘴（3）、外喷嘴（4）以及设在所述内喷嘴（3）后端用于挤出包含细胞的液滴的驱动装置，所述外喷嘴（4）套设在所述内喷嘴（3）的前端，外喷嘴（4）内壁与内喷嘴（3）外壁之间间隔一定距离；所述气流发生装置包括设在所述外喷嘴（4）后端外壁上的进气管（5），以及相对设置在所述外喷嘴（4）前端外壁上的导气管（6），所述导气管（6）向着所述外喷嘴（4）的前端倾斜。

3.根据权利要求2所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述导气管（6）的中心轴线与所述外喷嘴（4）的中心轴线之间的夹角为30~60°。

4.根据权利要求3所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述导气管（6）的中心轴线与外喷嘴（4）的中心轴线之间的夹角为45°。

5.根据权利要求2所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述内喷嘴（3）的内径大于单个细胞的直径，且小于150μm。

6.根据权利要求5所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述内喷嘴（3）的内径为20~90μm，外喷嘴（4）的内径为100~200μm。

7.根据权利要求5所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述驱动装置包括设在所述内喷嘴（3）后端的驱动膜片（8）、前端与所述驱动膜片（8）紧贴的推杆（9）以及连接在所述推杆（9）后端的压电陶瓷（10）。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述料筒（2）与所述喷嘴系统通过管道连接，料筒（2）与所述喷嘴系统之间的管道上设有单向阀（7）。

9.根据权利要求2-7任一项所述的一种细胞3D打印系统，其特征在于，所述喷嘴系统的下方依次设有用于使从所述外喷嘴（4）喷出的细胞带上电荷的极化电场（11），以及用于控制带上电荷的细胞在底板上排列出相应形状的偏转电场（12）。

10.一种细胞3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1. 选择需要的细胞和生物材料，按照合适的比例配比，制成细胞悬浮液，装入料筒（2）备用；

S2. 开启恒温舱（1）、极化电场（11）和偏转电场（12），向进气管（5）通入高压气体，并在导气管（6）上施加抽吸力，使得内喷嘴（3）和外喷嘴（4）中间形成稳定向下喷射的气流；

S3. 料筒（2）中的细胞悬浮液，经单向阀（7）进入内喷嘴（3），启动驱动装置，将细胞悬浮液以一个个液滴微球的形式从内喷嘴（3）挤出进入外喷嘴（4），然后从外喷嘴（4）喷出；

S4. 从外喷嘴（4）喷出包含细胞的液滴微球进入极化电场（11），包含细胞的液滴微球在极化电场（11）的作用下带上电荷；

S5. 带上电荷的包含细胞的液滴微球进入偏转电场（12），在偏转电场（12）的控制下，在底板上排列出相应的形状。

11.根据权利要求10所述的一种细胞3D打印方法，其特征在于，步骤S1中，所述细胞为脂肪干细胞、骨髓充间质干细胞、心肌细胞、雪旺细胞、肝细胞和癌细胞中的任意一种。

12.根据权利要求10所述的一种细胞3D打印方法，其特征在于，步骤S1中，所述生物材料为纤维蛋白原、胶原、明胶、丝素、藻酸盐、透明质酸和壳聚糖中的任意一种或两种以上。