3D生物打印是一項使用三維成型設備,在空間尺度上實現(xiàn)細胞、生物材料與生物因子的精準操控,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,在組織工程、再生醫(yī)學、藥物測試和病理模型等領域具有廣闊應用前景。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、細胞剪切損傷、打印結構組織功能轉化困難等典型問題。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的特性,因而在可注射醫(yī)用填充材料及3D生物打印領域具有重要應用價值。然而在此過程中產生的剪切力會對細胞造成損傷,限制了其在生物打印中的應用。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)載細胞膠體凝膠的打印成型;提出利用微流控技術將單個細胞預先包裹在海藻酸微凝膠中,使細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,明膠膠體凝膠流變學性能與可打印性能,以及微凝膠保護下細胞的活性與功能性,進行了系統(tǒng)的表征與研究。首... 

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

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 3D生物打印技術
        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
        1.1.4 不同打印技術比較
    1.2 3D生物打印技術的應用
        1.2.1 再生醫(yī)學與組織工程
        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 化學固化型墨水
        1.3.2 物理固化型墨水
        1.3.3 明膠基納米結構自修復膠體凝膠
        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 先進的3D打印技術
        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 用于封裝細胞的微凝膠制備技術
        1.5.3 海藻酸用于載細胞微凝膠的制備
    1.6 本課題的研究思路
        1.6.1 本課題的研究內容
        1.6.2 本課題的研究意義
2 微流控生產載細胞海藻酸微凝膠
    2.1 引言
    2.2 實驗材料及儀器
        2.2.1 細胞來源
        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大鼠骨髓間充質干細胞的分離與培養(yǎng)
        2.3.3 細胞培養(yǎng)
        2.3.4 PDMS芯片制作
        2.3.5 試劑配置
        2.3.6 載細胞海藻酸微凝膠制備
        2.3.7 海藻酸凝膠時間測試
        2.3.8 細胞存活檢測
        2.3.9 細胞活力檢測
        2.3.10 Picogreen dsDNA細胞增殖檢測
        2.3.11 Cyto9細胞核染色
        2.3.12 細胞團尺寸檢測
        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 結果與討論
        2.4.1 pH對鈣復合物平衡解離常數(shù)的影響
        2.4.2 流速及酸濃度對微凝膠生產的影響
        2.4.3 不同鈣復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的細胞分布
        2.4.5 Ca-NTA與 Ca-EDTA的細胞相容性
        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
3 3D生物打印膠體凝膠及其生物學評價
    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大鼠骨髓間充質干細胞的分離與培養(yǎng)
        3.3.6 細胞培養(yǎng)
        3.3.7 微流控技術生產載細胞海藻酸微凝膠
        3.3.8 載細胞明膠膠體顆粒墨水的制備
        3.3.9 Real-time PCR檢測MSC成骨誘導后基因的表達情況
        3.3.10 細胞損傷檢測
        3.3.11 微凝膠抗剪切損傷檢測
        3.3.12 細胞活力檢測
        3.3.13 大鼠股骨缺損模型建立
        3.3.14 Micro CT分析
    3.4 結果與討論
        3.4.1 膠體凝膠的流變學測試結果
        3.4.2 膠體凝膠可打印性研究結果
        3.4.3 打印支架形貌分析結果
        3.4.4 剪切力下細胞損傷研究結果
        3.4.5 具有保護功能的微凝膠的交聯(lián)參數(shù)研究結果
        3.4.6 微凝膠保護細胞活性的體外研究結果
        3.4.7 微凝膠保護細胞功能的體外研究結果
        3.4.8 微凝膠保護細胞功能的體內研究結果
    3.5 本章小結
結論
展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
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.  浙江大學學報(工學版). 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)機理的微擠出式生物三維打印技術研究[D]. 歐陽禮亮.清華大學 2017

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



本文編號：3202564