绍兴3D打印

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探索生物3D打印的未来

    

生物3D打印是把好多学科综合在一起的技术,像机械学、材料学、细胞学、控制学、仿生学等等。简单来说,就是用3D打印的办法,拿生物材料照着仿生学原理和生物的结构,让人体的组织或者器官重新长出来。看看国内外学者对生物3D打印方式的研究,主要有两种:挤出式打印和喷墨式打印,不过它们都有一些问题。先说挤出式打印,它得靠机械力、气压或者螺纹这些方法把生物材料挤出来,所以在喷嘴出口那儿会产生比较大的剪切应力,这对细胞的活性影响很大,会把细胞弄伤。而喷墨式打印用的大多是液体材料,在喷嘴里面剪切应力小,对细胞的损伤也就小。但是喷墨式打印也有麻烦。因为设备的限制,它得用低粘度的液态生物墨水,这样打印出来的模型浓度低,成型效果不好。
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主流的喷墨式打印有热泡式、机械撞针式、电磁式、压电式这些。热泡式和电磁式打印的时候会产生很多热量,会把细胞弄伤。机械撞针式要靠撞针来回移动把材料撞出去,也会把细胞挤死。压电式就不一样了,它工作稳定,产生热量少,还容易控制,刚好能弥补前面几种的缺点。
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常用的材料是 NaAlg 和 CaCl2,用 NaAlg 和 Ca2+发生化学交联来让模型变硬固定。可是 CaCl2 不是生物材料,NaAlg 的生物特性也不太好。GelMA 水凝胶是一种新的生物材料,它的力学和流变学特性都很好,打印出来的结构稳定,生物相容性也不错。目前生物 3D 打印设备只有底板能控制温度,没办法在一定区域里弄出低温成型的环境。

2024-12-30 15:48:14