生物凝膠結(jié)構(gòu)三維可打印性研究.pdf

1、三維打印技術(shù)目前已廣泛應(yīng)于電子、汽車工業(yè)、航空航天、醫(yī)藥工程等領(lǐng)域，基于其復(fù)雜結(jié)構(gòu)卓越的加工能力、定制成本低、操作便捷等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到全世界的重視。近年來(lái)，組織工程方向也逐漸引入這一技術(shù)，旨在通過(guò)該技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體組織器官的體外培育，通過(guò)將病患者組織細(xì)胞培植的方式，減小器官移植排斥反應(yīng)。生物水凝膠三維打印是利用天然材料水凝膠沉積形成具有復(fù)雜形貌結(jié)構(gòu)的一種制造方法，通過(guò)在凝膠中包裹細(xì)胞，即可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的可控打印。凝膠三維支架結(jié)構(gòu)決定培育細(xì)胞后組

2、織的形貌特點(diǎn)和細(xì)胞的生長(zhǎng)情況，因此開(kāi)展生物水凝膠可打印性研究在生物組織工程領(lǐng)域具有十分重要的意義。
　　本文在分析生物水凝膠三維打印特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)適合水凝膠打印的材料配置。根據(jù)凝膠打印特點(diǎn)設(shè)計(jì)了具有保溫、冷卻等特殊功能的三維打印平臺(tái)。針對(duì)水凝膠三維結(jié)構(gòu)打印工藝參數(shù)進(jìn)行一系列系統(tǒng)性的實(shí)驗(yàn)，從平面一維、二維結(jié)構(gòu)到立體三維結(jié)構(gòu)，逐步完善工藝參數(shù)研究。論文主要開(kāi)展的工作如下:
　　一、水凝膠打印材料的配置。針對(duì)打印微米級(jí)精度

3、的水凝膠結(jié)構(gòu)，研究開(kāi)發(fā)了水凝膠溶膠原液的組成成分及配比研究，針對(duì)打印所需粘度及力學(xué)結(jié)構(gòu)和含水量情況進(jìn)行材料配比確定。
　　二、針對(duì)水凝膠結(jié)構(gòu)的特殊打印工藝進(jìn)行打印平臺(tái)的設(shè)計(jì)，包括平臺(tái)主件和輔件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)包括保溫夾具模塊、制冷平臺(tái)模塊、水浴平臺(tái)模塊等諸多輔助模塊，以確保高精度水凝膠結(jié)構(gòu)的打印。
　　三、針對(duì)水凝膠平面打印進(jìn)行逐個(gè)工藝參數(shù)研究工作，從打印凝膠點(diǎn)入手，研究工藝參數(shù)對(duì)打印質(zhì)量的影響。并逐步展開(kāi)，研究一維直線的打印工藝

4、參數(shù)，針對(duì)工藝參數(shù)對(duì)直線線寬及擴(kuò)散率的影響，通過(guò)理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，給出了合理的工藝參數(shù)以及該參數(shù)確定方法與改進(jìn)措施。其結(jié)果對(duì)其他生物材料的可打印性研究也具有較大的參考價(jià)值。
　　四、通過(guò)立體層膜結(jié)構(gòu)的打印，分析層膜機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度與工藝參數(shù)之間的關(guān)系，通過(guò)理論模型研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐確定工藝參數(shù)趨勢(shì)。對(duì)于層膜填充方式、填充率測(cè)試并根據(jù)需要場(chǎng)合提出選擇數(shù)據(jù)范圍。對(duì)于層膜層數(shù)增加造成力學(xué)性能降低的情況提出在固定層數(shù)間增加噴霧固化處理