【摘要】：搭建同軸噴頭打印系統(tǒng),研究氯化鐵溶液對由同軸針頭打印出的藻酸鹽水凝膠空心圓管的機(jī)械強(qiáng)度和成型結(jié)構(gòu)的影響,建立3D打印優(yōu)化工藝。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%~4%的海藻酸鈉和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的氯化鈣通過同軸針頭打印出空心圓管。將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%的霧化氯化鐵溶液與空心圓管反應(yīng)得到有氯化鐵反應(yīng)的空心圓管,力學(xué)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過與0.25%氯化鐵反應(yīng)的空心圓管的彈性模量(0.4677 MPa±0.279 MPa(2%海藻酸鈉),2.0153 MPa±0.221 MPa(3%海藻酸鈉),11.684 MPa±0.332 MPa(4%海藻酸鈉))是無氯化鐵溶液反應(yīng)的空心圓管的彈性模量的5.4倍(2%),14.2倍(3%)和43.3倍(4%),其力學(xué)強(qiáng)度大大增強(qiáng)。機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)的空心圓管完成了立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和螺旋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜類血管網(wǎng),通過水凝膠溶液將其封裝形成生物支架。灌流實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞毒性試驗(yàn)表明該支架具有良好的生物相容性,可有效運(yùn)輸和灌注細(xì)胞培養(yǎng)液,滿足了組織工程中制造大塊軟組織的工程化需求。
【圖文】：

聳浜凸嗔韉?試驗(yàn)研究，分析其應(yīng)用于生物組織工程領(lǐng)域的可行性。1材料和方法1.1試驗(yàn)材料本文所使用的海藻酸鈉，購自Sigma-Aldrich公司上海銷售處。無水氯化鈣分子量為110.99，購自天津市天力化學(xué)試劑有限公司。氯化鐵分子量為270.99，購自天津市福晨化學(xué)試劑廠。將海藻酸鈉粉末用去離子水通過磁力攪拌器以80r/min的轉(zhuǎn)速攪拌24h配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%，3%和4%的溶液。將氯化鈣粉末用去離子水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的溶液。將氯化鐵粉末用去離子水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%的溶液。1.2裝置與加工原理同軸噴頭打印系統(tǒng)如圖1所示。同軸噴頭打印系統(tǒng)由3D打印機(jī)(3DP240，陜西恒通智能機(jī)器有限公司)、送料裝置、噴霧裝置和控制系統(tǒng)組成。其中，3D打印機(jī)采用XY-Z運(yùn)動方式，同軸噴頭(17-23G，，19-26G)裝在3D打印機(jī)上作XY方向運(yùn)動，打印平臺實(shí)現(xiàn)Z方向運(yùn)動。送料裝置的作用是運(yùn)輸海藻酸鈉溶液和氯化鈣溶液至同軸噴頭，由注射泵、注射器和軟管組成。噴霧裝置的作用是噴出霧化氯化鐵溶液，由注射器和噴霧器組成。圖1同軸噴頭打印系統(tǒng)通過控制注射泵的運(yùn)動推動注射器，擠出注射器中的海藻酸鈉/氯化鈣,經(jīng)過軟管分別運(yùn)送到同軸噴頭兩個進(jìn)口，如圖1所示。兩種溶液在同軸噴頭出口處接觸并迅速反應(yīng)成膠，形成空心圓管。同軸噴頭裝在3D打印機(jī)上作XY方向運(yùn)動，打印平臺實(shí)

生物有限公司)滅菌。3D打印機(jī)和軟管用75%酒精清洗后再紫外燈下照射12h。同軸噴頭通過立式壓力蒸汽滅菌器(BOXUN,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)在120℃滅菌20min，之后在紫外光下照射待用。在無菌操作臺(AIRTICH公司)中打印出海藻酸鈉空心圓管并使其與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%的霧化氯化鐵溶液反應(yīng)后，將其在紫外光下照射12h，用PBS沖洗3次。將空心圓管浸泡在細(xì)胞培養(yǎng)液中12h。再用浸泡過空心圓管的細(xì)胞培養(yǎng)液培養(yǎng)小鼠成纖維細(xì)胞，利用生物倒置熒光顯微鏡(日本Nikon)觀察細(xì)胞的生長情況。2試驗(yàn)結(jié)果2.1工藝研究結(jié)果如圖2所示，相對于未經(jīng)過氯化鐵交聯(lián)的空心圓管，經(jīng)過氯化鐵交聯(lián)的空心圓管的外徑、內(nèi)徑和壁厚均有所增加。如圖3所示，隨著海藻酸鈉流量增加，空心圓管外徑和壁厚隨之增加之后趨于穩(wěn)定，內(nèi)徑有緩慢增加。圖2噴霧溶液對空心圓管尺寸的影響

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1 包錦明,翟谷仁,唐寅南,江體乾;血液在圓管型氧合器中不伴有氧合反應(yīng)時傳質(zhì)的研究[J];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報;1985年02期

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