[实用新型]一种细胞3D打印系统

说明书

本实用新型提供一种细胞3D打印系统。一种细胞3D打印系统，其中，包括恒温舱以及设在所述恒温舱内的料筒，所述恒温舱底部设有喷嘴系统，所述料筒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包含细胞的液滴时，在喷嘴系统和包含细胞的液滴之间形成气流保护层的气流发生装置。本实用新型结构简单，使用方便，可以有效减少打印过程对细胞活性可能造成的损伤，进一步地，可以实现单细胞3D打印，并提高成型的灵活性和成型效率。

技术领域

本实用新型涉及生物组织工程技术领域，更具体地，涉及一种细胞3D打印系统。

背景技术

组织工程是融合工程学、生命科学和材料科学等学科，通过模仿人体组织器官形成的过程在体外构建和培养具有生物活性的结构体。这其中，3D打印技术因为其可使用多种材料成型任何复杂的三维结构，成为组织工程领域最有力的研究手段。3D打印技术的原理就是分层制造，层层累积。传统的细胞打印喷头就是将细胞与生物材料混合后并挤出形成一条丝线状，在多次往复形成面，面的堆积继而形成相应的三维结构。这其中典型的喷头就是电机助推式喷头。

图1是传统的电机助推式喷头三维结构剖分示意图，直线步进电机固定在运动装置支架上，螺杆在直线步进电机的带动下可对喷头内的成形材料施加一定的压力，成形材料随即从喷嘴挤出，加热棒和隔热外套安装在喷头下段使喷头内的成形材料保持设定的温度。

图2是传统电机助推式喷头挤出效果，图3是传统喷头挤出材料横截面示意图，从图中可以看到细胞是被包括在生物材料中挤出，多个细胞被同时挤出，并且细胞在其中的位置是随机不可控的。细胞在挤出过程中没有保护，受到喷嘴内径产生的剪切力的影响，会导致细胞膜破裂死亡等现象产生，大大降低了细胞的活性。

因此，此种设计虽然简单可靠，但是也有以下不足之处：1)成型精度不高无法实现针对单细胞的喷射，传统打印喷头最小的内径是150μm左右，远远大于细胞直径10μm的尺寸，会同时将多个细胞挤出，细胞在成型体中的位置是随机不可控的；2)在挤出时细胞会受到喷嘴内部产生的剪切力的影响，使得细胞活性受到损伤；3)挤出的速率较低，成型的效率不高。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种细胞3D打印系统。该3D打印系统结构简单，使用方便。可以减少打印过程对细胞活性可能造成的损伤，进一步地，可以实现单细胞3D打印，并提高成型的灵活性和成型效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种细胞3D打印系统，其中，包括恒温舱以及设在所述恒温舱内的料筒，所述恒温舱底部设有喷嘴系统，所述料筒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。细胞悬浮液盛装在料筒中，恒温舱能够给细胞悬浮液提供一个恒温环境，避免因外界环境因素变化而造成细胞活性损伤；料筒中的少部分细胞悬浮液进入到喷嘴系统，并从喷嘴系统中以包含细胞的液滴形式喷出，最终在底板上排列出相应的形状，喷嘴系统在喷出包含细胞的液滴时，气流发生装置在包含细胞的液滴和喷嘴系统的喷嘴内壁之间生成一层气流保护层，起到了保护作用，减小包含细胞的液滴与喷嘴系统的喷嘴内壁之间的剪切力，提高了细胞存活率。