[发明专利]一种基于微液滴喷墨式凝胶化血管支架3D打印方法

说明书

本发明公开了一种基于微液滴喷墨式凝胶化血管支架3D打印方法。本发明首先准备打印材料，所采用的生物材料是海藻酸纳粘稠溶液和胶原蛋白溶液的混合液以及凝胶化所需的氯化钙溶液，其次形成单一稳定液滴，然后路径数字化制作，最后进行打印后，并控制打印过程工艺参数。本发明操作简单，采用喷墨式3D打印机，加工指令简单标准，能够制作用于细胞血管化的微结构。该方法工艺简单、成品率高、内部结构可控、成本低，安全可靠、节省耗材、无须支撑，省去了后续支撑去除工艺。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种生物支架类打印方法，具体是一种基于微液滴喷墨式凝胶化血管支架3D打印方法。

背景技术

三维微滴喷墨成形工艺在生物组织打印过程中，将生物墨水置于打印机的喷头中，由计算机控制待打印的液滴，控制位置在指定的位置打印，在打印完一层的基础上继续打印另一层，层层叠加形成三维凝胶体系，然后将其置于生物反应器中培养形成器官，与传统的支架组织工程技术相比，其主要优势有：a.可以同时构建有生物活性的三维生物细胞体系；b.在空间上准确沉积不同种类的含细胞的生物墨水；以此构建生物细胞所需要的三维微环境。基于微液滴喷墨式打印方法，为血管类细胞3D打印提供一种新的方法。用三维微滴喷墨成形系统进行生物组织打印与传统工艺相比可大量缩短操作的时间，且精度更高。三维微滴喷墨成形工艺适合制作形状复杂而且不规则的物件，非常适用于植入假体的制作，特别是个性化植入假体。

朱钰方的CN108939162A是通过供料装置的小注射器和大注射器在其尾部之间连接硅胶软管，然后大注射器另一端连接蠕动泵，小注射器挤出头的一端指向盛液缸，通过蠕动泵提供的压力经过硅胶软管致使小注射器挤出头挤出需要成型的材料。该方法生产流程粗糙、可靠性低、智能化低、挤出头会出现不连续的拉丝拖拽现象、无法精确保证挤出头统一的材料供给量，会出现打印结构过细或者过于膨胀现象。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于微液滴喷墨式凝胶化血管支架3D打印方法。

本发明包括以下步骤：

步骤1.打印材料准备：所采用的生物材料是海藻酸纳粘稠溶液和胶原蛋白溶液的混合液以及凝胶化所需的氯化钙溶液。

其中混合液配置：使用纯净水，生化级别、粘度范围为200±20mpa·s的海藻酸钠粉末；取海藻酸钠粉末和纯净水的混合相于烧杯中并加入胶原蛋白溶液，先手动摇匀后再利用电磁揽拌器进行匀速揽拌至海藻酸钠粉末完全溶解；采用超声波振荡器去除溶解在海藻酸钠溶液中的气泡；将配置好的溶液置进行密封静止后再用作为打印成形材料。

其中氯化钙溶液配置：将氯化钙粉末溶解到水中，搅拌至完全溶解即可。

步骤2.形成单一稳定液滴：在打印台左右两侧设置频闪相机，通过频闪延迟观测液滴；当频闪相机延迟时间一致且周期性的拍摄，通过调节延迟时间的方式，来获得单一稳定液滴。

步骤3.路径数字化制作：在计算机控制下，使用睿度光电公司的喷墨式3D打印机，其集成的RP系统控制成型头在三维空间内精确地移动，再通过软件TSAPS，其内嵌了CAD基本二维绘图功能,将二维绘制的轨迹转变成打印机识别的指令。用TSAPS画出打印路径图，确定打印起始方向以及打印路径的循环次数，然后通过打印机与计算机之间的连通串口把路径参数下发给打印机以此规划出打印路径指令。

步骤4.打印过程工艺参数：喷头固定在XY移动轴上，通过控制器使其按设定移动速度移动，Z轴平台下降时刻和停留时间根据打印完第一层所需时间设定，这个时间是根据TSAPS程序中循环打印次数设定的，每打完一层，Z平台就自动下降。

步骤5.打印前处理：通过控制器带有喷头的移动轴移动接近氯化钙溶液的平面，进行预打印，打印一层，Z平台就下降，打印两层之后，使打印体静置在氯化钙溶液中若干分钟，自行取出即可。