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立体空心血管网水凝胶支架的3D打印工艺研究

发布时间:2020-06-02 02:23
【摘要】:搭建同轴喷头打印系统,研究氯化铁溶液对由同轴针头打印出的藻酸盐水凝胶空心圆管的机械强度和成型结构的影响,建立3D打印优化工艺。将质量分数为2%~4%的海藻酸钠和质量分数为4%的氯化钙通过同轴针头打印出空心圆管。将质量分数为0.25%的雾化氯化铁溶液与空心圆管反应得到有氯化铁反应的空心圆管,力学试验发现经过与0.25%氯化铁反应的空心圆管的弹性模量(0.4677 MPa±0.279 MPa(2%海藻酸钠),2.0153 MPa±0.221 MPa(3%海藻酸钠),11.684 MPa±0.332 MPa(4%海藻酸钠))是无氯化铁溶液反应的空心圆管的弹性模量的5.4倍(2%),14.2倍(3%)和43.3倍(4%),其力学强度大大增强。机械强度增强的空心圆管完成了立体网络结构和螺旋结构的复杂类血管网,通过水凝胶溶液将其封装形成生物支架。灌流实验和细胞毒性试验表明该支架具有良好的生物相容性,可有效运输和灌注细胞培养液,满足了组织工程中制造大块软组织的工程化需求。
【图文】:

打印系统,喷头,同轴


耸浜凸嗔鞯?试验研究,分析其应用于生物组织工程领域的可行性。1材料和方法1.1试验材料本文所使用的海藻酸钠,购自Sigma-Aldrich公司上海销售处。无水氯化钙分子量为110.99,购自天津市天力化学试剂有限公司。氯化铁分子量为270.99,购自天津市福晨化学试剂厂。将海藻酸钠粉末用去离子水通过磁力搅拌器以80r/min的转速搅拌24h配制成质量分数为2%,3%和4%的溶液。将氯化钙粉末用去离子水配制成质量分数为4%的溶液。将氯化铁粉末用去离子水配制成质量分数为0.25%的溶液。1.2装置与加工原理同轴喷头打印系统如图1所示。同轴喷头打印系统由3D打印机(3DP240,陕西恒通智能机器有限公司)、送料装置、喷雾装置和控制系统组成。其中,3D打印机采用XY-Z运动方式,同轴喷头(17-23G,,19-26G)装在3D打印机上作XY方向运动,打印平台实现Z方向运动。送料装置的作用是运输海藻酸钠溶液和氯化钙溶液至同轴喷头,由注射泵、注射器和软管组成。喷雾装置的作用是喷出雾化氯化铁溶液,由注射器和喷雾器组成。图1同轴喷头打印系统通过控制注射泵的运动推动注射器,挤出注射器中的海藻酸钠/氯化钙,经过软管分别运送到同轴喷头两个进口,如图1所示。两种溶液在同轴喷头出口处接触并迅速反应成胶,形成空心圆管。同轴喷头装在3D打印机上作XY方向运动,打印平台实

圆管,溶液


生物有限公司)灭菌。3D打印机和软管用75%酒精清洗后再紫外灯下照射12h。同轴喷头通过立式压力蒸汽灭菌器(BOXUN,上海博讯实业有限公司医疗设备厂)在120℃灭菌20min,之后在紫外光下照射待用。在无菌操作台(AIRTICH公司)中打印出海藻酸钠空心圆管并使其与质量分数为0.25%的雾化氯化铁溶液反应后,将其在紫外光下照射12h,用PBS冲洗3次。将空心圆管浸泡在细胞培养液中12h。再用浸泡过空心圆管的细胞培养液培养小鼠成纤维细胞,利用生物倒置荧光显微镜(日本Nikon)观察细胞的生长情况。2试验结果2.1工艺研究结果如图2所示,相对于未经过氯化铁交联的空心圆管,经过氯化铁交联的空心圆管的外径、内径和壁厚均有所增加。如图3所示,随着海藻酸钠流量增加,空心圆管外径和壁厚随之增加之后趋于稳定,内径有缓慢增加。图2喷雾溶液对空心圆管尺寸的影响

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1 包锦明,翟谷仁,唐寅南,江体乾;血液在圆管型氧合器中不伴有氧合反应时传质的研究[J];中国生物医学工程学报;1985年02期



本文编号:2692462

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