發(fā)布時間：2021-05-23 12:58

　　3D生物打印是一項使用三維成型設(shè)備,在空間尺度上實現(xiàn)細(xì)胞、生物材料與生物因子的精準(zhǔn)操控,制造與生物體形態(tài)功能相近并具備生物活性組織或器官替代物的增材制造技術(shù),在組織工程、再生醫(yī)學(xué)、藥物測試和病理模型等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。作為3D生物打印的代表性手段之一,擠出式生物打印目前普遍面臨著墨水種類匱乏、細(xì)胞剪切損傷、打印結(jié)構(gòu)組織功能轉(zhuǎn)化困難等典型問題。為此,新型墨水材料的研發(fā)勢在必行。膠體凝膠是由不連續(xù)顆粒組成的具有剪切變稀特性的新型凝膠,通過引入可逆的膠體粒子間作用,膠體凝膠被賦予自修復(fù)的特性,因而在可注射醫(yī)用填充材料及3D生物打印領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。然而在此過程中產(chǎn)生的剪切力會對細(xì)胞造成損傷,限制了其在生物打印中的應(yīng)用。為了解決該問題,本文以明膠膠體凝膠（gelatin-based colloidal gels）作為擠出式生物打印墨水,實現(xiàn)載細(xì)胞膠體凝膠的打印成型;提出利用微流控技術(shù)將單個細(xì)胞預(yù)先包裹在海藻酸微凝膠中,使細(xì)胞最大限度地免受剪切力損傷。本文分別對海藻酸微凝膠的微流控制備技術(shù),明膠膠體凝膠流變學(xué)性能與可打印性能,以及微凝膠保護(hù)下細(xì)胞的活性與功能性,進(jìn)行了系統(tǒng)的表征與研究。首... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 3D生物打印技術(shù)
        1.1.1 噴墨式3D生物打印
        1.1.2 擠出式3D生物打印
        1.1.3 立體平板印刷技術(shù)
        1.1.4 不同打印技術(shù)比較
    1.2 3D生物打印技術(shù)的應(yīng)用
        1.2.1 再生醫(yī)學(xué)與組織工程
        1.2.2 藥物篩選
        1.2.3 體外病理模型
    1.3 生物墨水材料
        1.3.1 化學(xué)固化型墨水
        1.3.2 物理固化型墨水
        1.3.3 明膠基納米結(jié)構(gòu)自修復(fù)膠體凝膠
        1.3.4 現(xiàn)有墨水存在的問題
    1.4 3D生物打印的挑戰(zhàn)與趨勢
        1.4.1 先進(jìn)的3D打印技術(shù)
        1.4.2 仿生的生物墨水材料
        1.4.3 打印支架血管化
        1.4.4 打印細(xì)胞的高存活率
    1.5 微流控與液滴微流控
        1.5.1 基于液滴微流控平臺的微凝膠制備方法
        1.5.2 用于封裝細(xì)胞的微凝膠制備技術(shù)
        1.5.3 海藻酸用于載細(xì)胞微凝膠的制備
    1.6 本課題的研究思路
        1.6.1 本課題的研究內(nèi)容
        1.6.2 本課題的研究意義
2 微流控生產(chǎn)載細(xì)胞海藻酸微凝膠
    2.1 引言
    2.2 實驗材料及儀器
        2.2.1 細(xì)胞來源
        2.2.2 實驗試劑
        2.2.3 實驗儀器
    2.3 實驗方法
        2.3.1 等溫滴定量熱
        2.3.2 SD大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分離與培養(yǎng)
        2.3.3 細(xì)胞培養(yǎng)
        2.3.4 PDMS芯片制作
        2.3.5 試劑配置
        2.3.6 載細(xì)胞海藻酸微凝膠制備
        2.3.7 海藻酸凝膠時間測試
        2.3.8 細(xì)胞存活檢測
        2.3.9 細(xì)胞活力檢測
        2.3.10 Picogreen dsDNA細(xì)胞增殖檢測
        2.3.11 Cyto9細(xì)胞核染色
        2.3.12 細(xì)胞團(tuán)尺寸檢測
        2.3.13 堿性磷酸酶ALP活性檢測
        2.3.14 微凝膠礦化表征
        2.3.15 茜素紅染色
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 pH對鈣復(fù)合物平衡解離常數(shù)的影響
        2.4.2 流速及酸濃度對微凝膠生產(chǎn)的影響
        2.4.3 不同鈣復(fù)合物對海藻酸凝膠時間的影響
        2.4.4 海藻酸微凝膠尺寸及微凝膠內(nèi)的細(xì)胞分布
        2.4.5 Ca-NTA與 Ca-EDTA的細(xì)胞相容性
        2.4.6 載MSCs的海藻酸微凝膠的體外成骨分化
    2.5 本章小結(jié)
3 3D生物打印膠體凝膠及其生物學(xué)評價
    3.1 引言
    3.2 實驗材料與儀器
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 實驗儀器
    3.3 實驗方法
        3.3.1 明膠膠體凝膠的制備
        3.3.2 膠體凝膠的流變測試
        3.3.3 膠體凝膠可打印性測試
        3.3.4 3D打印支架的形貌表征
        3.3.5 SD大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的分離與培養(yǎng)
        3.3.6 細(xì)胞培養(yǎng)
        3.3.7 微流控技術(shù)生產(chǎn)載細(xì)胞海藻酸微凝膠
        3.3.8 載細(xì)胞明膠膠體顆粒墨水的制備
        3.3.9 Real-time PCR檢測MSC成骨誘導(dǎo)后基因的表達(dá)情況
        3.3.10 細(xì)胞損傷檢測
        3.3.11 微凝膠抗剪切損傷檢測
        3.3.12 細(xì)胞活力檢測
        3.3.13 大鼠股骨缺損模型建立
        3.3.14 Micro CT分析
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 膠體凝膠的流變學(xué)測試結(jié)果
        3.4.2 膠體凝膠可打印性研究結(jié)果
        3.4.3 打印支架形貌分析結(jié)果
        3.4.4 剪切力下細(xì)胞損傷研究結(jié)果
        3.4.5 具有保護(hù)功能的微凝膠的交聯(lián)參數(shù)研究結(jié)果
        3.4.6 微凝膠保護(hù)細(xì)胞活性的體外研究結(jié)果
        3.4.7 微凝膠保護(hù)細(xì)胞功能的體外研究結(jié)果
        3.4.8 微凝膠保護(hù)細(xì)胞功能的體內(nèi)研究結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]生物3D打印——從形似到神似[J]. 賀永,高慶,劉安,孫苗,傅建中.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2019(03)
[2]Bioprinting-Based High-Throughput Fabrication of Three-Dimensional MCF-7 Human Breast Cancer Cellular Spheroids[J]. Kai Ling,Guoyou Huang,Juncong Liu,Xiaohui Zhang,Yufei Ma,Tianjian Lu,Feng Xu.  Engineering. 2015(02)

博士論文
[1]基于生物墨水交聯(lián)機(jī)理的微擠出式生物三維打印技術(shù)研究[D]. 歐陽禮亮.清華大學(xué) 2017

碩士論文
[1]用于3D生物打印的雙網(wǎng)絡(luò)膠體凝膠的開發(fā)[D]. 陳楷文.大連理工大學(xué) 2018



本文編號：3202564