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生物墨水与3D打印

更新时间: 2024-12-26 17:48:08  查看次数: 80    
立体光刻(SLA)是一种激光辅助打印技术,打印机在具有光固化特性的生物墨水表面扫激光,墨水固化形成打印结构。它有明显的缺点,比如需要专门的打印机,商业化设备少,生物墨水材料少,在负载细胞打印中应用少。数字光固化(DLP)是基于面投影的生物打印方法,它打印分辨率和可重复性高。通过把模型分成层片,生成动态掩膜,光透过掩膜固化生物墨水。它在打印速度上有优势,能更平滑地堆叠三维结构。
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轴向层析重建技术(CAL)能打印更大尺寸结构,速度比DLP快。它克服了DLP只能打印低粘度生物墨水的缺点,能打印高粘度生物墨水甚至在固体中打印。另外还介绍了微流控芯片技术,它把生物、化学等领域的复杂反应过程集成到微芯片上,实现生物培养或化学反应。利用3D打印能制造出性能优良的微流控芯片。支架是组织工程的重要组成部分,细胞支架在组织修复过程中起关键作用。现在3D打印是制造三维结构很方便快捷的方法,所以人们越来越关注用它来制备细胞支架。最后还介绍了生物墨水的开发,天然高分子材料虽然生物相容性好,但力学性能差、交联速度慢。合成高分子材料是近年来研究热点,像聚乙二醇(二醇)二丙烯酸酯、聚丙烯酰胺等。通过化学方法把光敏基团接到天然水凝胶材料明胶上得到 GelMA,这为开发生物相容性好的光敏生物墨水提供了新思路。光敏树脂由光引发剂、低聚体等组成,低聚体在光固化过程中起主要作用,通过紫外光照射聚合,分子快速固化。 

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挤出式生物打印近年来发展迅速,它有很多优点,比如多功能、成本低、能打印结构多样。它在组织工程里被广泛用于打印各种细胞支架、组织结构、微流控芯片等。挤出式打印根据出液方式不同,分为气动、活塞和螺旋挤出式。它最大的优势是能打印各种生物相容材料,但对生物墨水的支撑能力要求高,打印精度相对较低,而且挤出过程的剪切力可能会影响细胞存活率。文中还提到了一些生物墨水的例子,像 Lisa Elviri等人用纯壳聚糖加D-(+)-五水棉子糖提高粘度,Zifeng Lin等人把海藻酸钠浓度提高到40%,还利用海藻酸和ε-聚赖氨酸反应提高结构稳定性。