面向细胞打印的气动阀控式微滴喷射装置的设计与验证

发布时间：2024-06-02 18:01

　　基于微滴喷射的细胞打印是细胞图形化的重要技术手段。其潜在应用包括组织器官3D打印及相关疾病的治疗等。实现细胞打印后的高成活率是整个工程的重要环节,直接影响着打印后组织器官的活性和功能。为了研究喷射过程对细胞活性的影响,设计并搭建了一套基于气动阀控技术的按需微滴喷射装置。该装置主要部件包括储液腔体、位于腔体底部的100μm直径喷嘴、以高速电磁阀和放气管为核心的气路以及系统稳定工作检测系统。该装置利用高速电磁阀产生气体压强脉冲,迫使储液腔内液体挤出喷嘴,形成液滴;气体随后经放气管排出,恢复储液腔内气压平衡。液滴拍照系统证实,该装置在不高于25Hz喷射频率下工作稳定。实验实现了对人外周血淋巴细胞(直径10-15μm)和支气管上皮细胞(直径50-70μm)的喷射。当细胞直径远小于喷孔直径时,喷射过程对细胞活性影响可忽略;如果细胞直径与喷孔直径相当,喷射后细胞成活率显著下降。为了进一步提升喷射频率,从优化储液腔体结构和电磁阀控制两个途径做出改进。结果显示最高喷射频率由25Hz提升到70Hz,提升效果明显。利用优化后的喷射装置进行细胞喷射实验,发现大幅提高喷射频率对细胞活性无显著影响。气动阀控微液...

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图1-1细胞打印工艺示意

图1-1细胞打印工艺示意Fig.1-1cellprintingprocessschematic在此之后，Boland研究组又对此技术做了进一步的发展，2003年，Boland等[20]利用改装的商用型喷墨打印机，其利用细胞和基质材料充当“墨水”，成功打印出了鸡....

图1-2F.Xu自制细胞打印机Fig.1-2AhomemadecellprinterbyF.XuJaeDongKim等[24]

图1-2F.Xu自制细胞打印机Fig.1-2AhomemadecellprinterbyF.XuJaeDongKim等[24]使用生物相容性的压电喷墨细胞打印机和聚合物实现了打印任意，复杂的干细胞图案，并在聚苯乙烯基底上打印出了不同密度的乳酸乙醇酸（PLG....

图1-3hASCs在PLGA图案上的增殖Fig.1-3ProliferationofhASCsonPLGApattern

图1-2F.Xu自制细胞打印机Fig.1-2AhomemadecellprinterbyF.Xuim等[24]使用生物相容性的压电喷墨细胞打印机和干细胞图案，并在聚苯乙烯基底上打印出了不同形模式，且把皮下脂肪组织分离出的人脂肪干细酸（PLGA）图案化的聚苯乙烯....

图1-4NovoGenMMXTM3D细胞打印外观图

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本文编号：3987602