[发明专利]一种3D打印体制备方法、3D打印体及应用

说明书

本发明公开了一种3D打印体的制备方法，包括步骤一、使用第一打印墨水和第二打印墨水进行交替3D打印，得到3D打印体；步骤二、将3D打印体分两次置于第一交联溶液和第二交联溶液中，得到交联3D打印体。本发明采用两种打印墨水以交错叠加的方式形成完整的打印体，能够在废水中维持良好的力学性能，缓释生物促进剂提升生物活性，并固定化氧化还原介体，改善微生物和污染物之间的电子传递效率。此外，本发明还公开一种3D打印体及应用。

技术领域

本发明属于三维打印的技术领域，具体涉及一种3D打印体的制备方法、3D打印体及应用。

背景技术

三维打印技术的成熟衍生出了三维生物打印技术，使用具有良好生物相容性的材料进行立体打印，同时负载细胞、微生物或者生物促进剂的打印技术，在生物组织修复和人造器官领域有成熟的研究成果，而且在废水生物处理领域具有很大的潜力。生物墨水特性决定了三维打印生物载体的物理化学性能及其应用，不同的打印墨水材料会影响废水处理过程中微生物的生物活性以及废水的处理效果。海藻酸钠具有线性多糖，其剪切稀化特性，良好的生物相容性以及高传质性能，被广泛应用在生物微胶囊和生物打印墨水的研究中。但是具有可打印性的海藻酸钠机械强度弱、稳定性差，钙离子交联的打印体在废水处理体系中容易流失钙离子，导致结构强度下降，微生物表面附带的负电荷与海藻酸钠的羧基团负电荷相斥，降低了打印体在微生物电子传递过程的促进效率，海藻酸钠的高传质特性也无法实现生物促进剂的释放控制。

在释放包埋物方面，有成熟的关于生物促进剂包埋水凝胶珠促进生物处理废水的研究，比如海藻酸钠-聚赖氨酸化学交联胶囊能够稳定包埋并释放所含化学物质。但是在现有研究中，包埋珠的比表面积较小，限制了其提供电子传递的面积，还限制了控制包埋物释放的能力。在材料方面，选择钙交联海藻酸钠胶囊则传质过大释放速率过快，而选择化学交联微胶囊则能够增加交联密度，减小打印体表面孔径。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种3D打印体的制备方法，采用两种打印墨水以交错叠加的方式形成完整的打印体，能够在废水中维持良好的力学性能，并缓释生物促进剂提升生物活性，改善微生物和污染物之间的电子传递效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种3D打印体的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：使用海藻酸钠、ε-聚赖氨酸和水混合得到的第一打印墨水打印一层第一打印层；

步骤2：使用海藻酸钠、甲基纤维素和水混合得到的第二打印墨水在所述第一打印层上表面偏转90°打印一层第二打印层；

步骤3、使用所述第一打印墨水在所述第二打印层的上表面偏转90°打印一层所述第一打印层；

步骤4：使用所述第二打印墨水在所述第一打印层的上表面偏转90°打印一层所述第二打印层；

步骤5：依次重复所述步骤3与所述步骤4，直至打印出3D结构的3D打印体。

优选的，在所述第一打印墨水中，所述海藻酸钠、所述ε-聚赖氨酸与所述水的质量比为5-8:5-7:20；在所述第二打印墨水中，所述海藻酸钠、所述甲基纤维素、水的质量比为0.2-1:0.1-3:20。

优选的，所述第一打印墨水还包括生物促进剂，所述生物促进剂是所述水质量的0.01％；所述第二打印墨水还包括氧化还原介体，所述氧化还原介体是所述水质量的0.01％。

优选的，所述生物促进剂包括生物素、细胞分裂素、L-半胱氨酸、营养物质与氧化还原介体中的一种或多种；所述氧化还原介体包括核黄素、AQDS、1-AQ中的一种或多种。