上海大学胡庆夕：采用含多喷嘴的同轴喷头装置生物CAD/CAM/3D打印综

易丝帮讯 近日，上海大学胡庆夕老师等人发明公开了一种采用含多喷嘴的同轴喷头装置生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，用于组织工程结构生物3D打印技术领域。通过采用含多喷嘴的同轴喷头装置，结合生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，利用气体辅助压力供料，由“时间-压力”模型挤出成型工艺原理，经由控制系统控制成型台、三维运动机构的运动、喷射装置的喷料以及静电纺丝装置的喷料，实现多物质组分在三维支架空间定点定量挤出制作具有复杂外形轮廓的生物结构体支架，并能实现生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的多梯度打印，对组织工程支架的复杂梯度制备具有重要意义。该系统具有可控性好、高度自动化、简单可靠、工艺性好、生产成本低、安全性高。

生物3D打印是生命科学、材料科学、制造科学交叉融合的新兴产物，在生物体外构建具有一定生物功能的组织和器官，用于病损组织和器官的修复与替代。细胞在组织工程支架上的粘附和生长一直以来是这一领域的研究热点，实现了细胞的良性生长，组织工程结构才可能具有临床意义。此外，构建复杂组织结构的技术也是组织工程研究的主要热点方向之一。使构建的人工组织及器官更贴近原生组织成分以及更好地模拟人体的实际生理微环境一直是近年来组织工程技术研究努力的方向。

针对现有技术的不足，配合采用同轴多喷嘴装置生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统设计了一款内含多喷嘴的同轴喷头机械结构，通过气体辅助压力供料由“时间-压力”模型实现壳层粘稠性较大纤维的连续挤出与芯层多个喷头离散喷射液滴，将两种喷射方式相结合，并与静电纺丝工艺进行复合。整套装置具有简单可靠、自动化程度高、可控性好、工艺性好、生产成本低、安全性高、易于维护与清洗等优点，且能实现多种功能性物质的空间定点定量的加载，成型具有复杂三维结构多物质组分的生物结构体支架。

图1含多喷嘴的同轴喷头装置生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统的实施例结构示意图。

图2含多喷嘴的同轴喷头喷射装置的结构示意图。

图3 喷射装置芯层90°弯的定位以及夹紧结构示意图。

图4 喷射装置芯壳层的结构示意图。

图5“时间-压力”型供料系统示意图。

图6整个系统复合的简易工艺流程。

在图1至图4中：1—X轴运动机构 2—Y轴运动机构 3—Z1轴运动机构 4—Z2轴运动机构 5—横梁 6—微量泵 7—同轴喷头装置 8—成型台 9—下定位板 10—下支撑板 11—上支撑板 12—上定位板 13—针筒 14—芯壳层筒套连接棍 15—芯层针筒套16—紧固螺栓 17—壳层针筒套19—紧固螺钉 20—同轴喷头支撑板块21—紧固螺栓 22—喷头装置总出料口针头 23—芯层90°弯的供料喷嘴 24—流体上通道 25—流体下通道 26—计算机系统 Ⅰ—三维运动机构 Ⅱ—喷射装置 Ⅲ—控制及数据处理系统 Ⅳ—静电纺丝装置

该发明所述系统利用含多喷嘴的同轴喷头喷射装置、静电纺丝装置、三维运动机构以及控制系统通过气体辅助压力供料由“时间-压力”模型实现壳层粘稠性较大纤维的连续挤出与芯层多个喷头离散喷射液滴，两种喷射方式相结合，从而实现具有复杂外形轮廓多组分在三维支架空间定点定量挤出的生物结构体支架制作，以及实现生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的多梯度打印。该系统具有结构简单可靠、自动化程度高、易控制、安全性高、易于维护与清洗等优点。

附：专利信息

专利名 采用含多喷嘴的同轴喷头装置生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统

申请公布号 CN 109177147 A

申请公布日 2019.01.11

申请号 201811007717 .3

申请日 2018 .08 .31

申请人 上海大学

发明人 胡庆夕　苏彩平　张海光　谢明亮　江彪

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文章来源：易丝帮