生物3D打印作為3D打印在生物工程領(lǐng)域最為重要的應(yīng)用,是一種將3D打印和組織工程完美結(jié)合的技術(shù)�；谀z材料進(jìn)行的生物3D打印是把凝膠作為打印材料來制備3D實體:將凝膠和待打印的細(xì)胞混合形成生物材料,然后將此材料打印成實體,經(jīng)過培養(yǎng)后含有細(xì)胞的支架可以生長為具備生物活性的組織結(jié)構(gòu),并預(yù)期應(yīng)用于未來的器官移植。因此研究和改進(jìn)凝膠支架打印工藝,提高打印支架的精度及其各項性能,將很好地推動3D打印在生物領(lǐng)域的發(fā)展。本文研究了復(fù)合材料的配制,使其適合打印,構(gòu)建了基于復(fù)合凝膠打印過程數(shù)學(xué)模型和擠出過程有限元仿真模型,對影響打印過程參數(shù)進(jìn)行了研究和分析,并得到相關(guān)的優(yōu)化參數(shù),最后通過試驗驗證了相關(guān)方法并對打印的支架進(jìn)行了檢測分析,結(jié)果表明:能得到較好質(zhì)量的打印支架。主要研究工作如下:1.對打印材料的組成與配比進(jìn)行了研究:分析了海藻酸鈉和明膠的粘度特性,用實驗法確定了適合bioplotter打印的粘度范圍,探究了氯化鈣對凝膠的影響,確定了最佳交聯(lián)濃度和膠化溫度;最后根據(jù)粘度、機械性能等情況確定復(fù)合凝膠的最優(yōu)配比。2.構(gòu)建了復(fù)合凝膠擠出打印數(shù)學(xué)模型及仿真模型,分析影響打印過程精度關(guān)鍵因素:為了研究針頭... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景與意義
    1.3 生物3D打印的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 生物打印技術(shù)
        1.3.2 生物打印材料
        1.3.3 生物3D打印的應(yīng)用
    1.4 軟組織支架制造研究概況
        1.4.1 基于分配的制造過程建模
        1.4.2 軟組織支架制造要求
    1.5 論文的主要內(nèi)容
2 擠出凝膠材料配置
    2.1 材料準(zhǔn)備
    2.2 適合bioplotter打印的材料粘度測定
    2.3 氯化鈣對凝膠的影響
        2.3.1 氯化鈣濃度對凝膠的影響
        2.3.2 交聯(lián)溫度對凝膠的影響
    2.4 明膠-海藻酸鈉復(fù)合凝膠制備
        2.4.1 明膠特性分析
        2.4.2 明膠和海藻酸鈉混合溶液粘度特性研究
        2.4.3 材料配比對凝膠性能的影響
    2.5 本章小結(jié)
3 錐形針擠出過程參數(shù)預(yù)測模型建立和仿真分析
    3.1 凝膠材料流體特性分析
        3.1.1 牛頓流體特性
        3.1.2 非牛頓流體特性
    3.2 錐形針流體參數(shù)預(yù)測模型的建立
        3.2.1 擠出流量預(yù)測模型建立
        3.2.2 擠出速度預(yù)測模型
    3.3 打印參數(shù)數(shù)學(xué)模型建立
        3.3.1 線寬數(shù)學(xué)模型建立
        3.3.2 支架孔隙率預(yù)測模型
    3.4 數(shù)學(xué)模型仿真分析
    3.5 凝膠錐形針擠出脹大的有限元模擬
    3.6 本章小結(jié)
4 基于bioplotter的凝膠支架打印工藝優(yōu)化
    4.1 實驗設(shè)備和打印前預(yù)處理
        4.1.1 Bioplotter簡介
        4.1.2 打印前預(yù)處理
    4.2 溫度對支架精度的影響
    4.3 氣壓對支架精度的影響
        4.3.1 氣壓對擠出流量的影響
        4.3.2 氣壓對纖維擠出脹大的影響
    4.4 針頭移速對支架精度的影響
    4.5 纖維間隔對支架精度的影響
    4.6 打印優(yōu)化方案
    4.7 本章小結(jié)
5 凝膠支架的性能測試與研究
    5.1 實驗材料與設(shè)備
    5.2 支架機械性能表征
    5.3 支架熱穩(wěn)定性測試
    5.4 支架吸水性能和降解性能研究
    5.5 支架生物相容性性能驗證
        5.5.1 生物相容性測試
        5.5.2 生物相容性分析
    5.6 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的科研項目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]組織工程骨支架制備及實驗工藝參數(shù)對成型質(zhì)量影響研究[J]. 趙光元,許燕,周建平,張旭婧,徐國強.  機床與液壓. 2018(07)
[2]大鼠脂肪源性干細(xì)胞與三維打印明膠支架的相容性[J]. 田曉紅,張彬,房艷,柏樹令,敖強,佟浩.  解剖學(xué)報. 2017(02)
[3]生物3D打印——打印生命的希望[J]. 徐銘恩.  杭州科技. 2013(05)
[4]3D打印技術(shù):快速成型[J]. 沈仙法.  三江高教. 2013(02)
[5]流變學(xué)的研究及其應(yīng)用[J]. 謝元彥,楊海林,阮建明.  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2010(01)
[6]海藻酸鈉凝膠特性的研究[J]. 王秀娟,張坤生,任云霞,姚俊.  食品工業(yè)科技. 2008(02)
[7]熱致相分離法制備聚合物微孔膜的研究進(jìn)展[J]. 蘇儀,李永國,陳翠仙,李繼定.  膜科學(xué)與技術(shù). 2007(05)
[8]靜電紡絲技術(shù)及其研究進(jìn)展[J]. 楊恩龍,王善元,李妮,趙叢濤.  產(chǎn)業(yè)用紡織品. 2007(08)
[9]明膠及其在生物材料中的應(yīng)用[J]. 關(guān)林波,但衛(wèi)華,曾睿,米貞健,林海,但年華,陳馳,曲健健,葉易春.  材料導(dǎo)報. 2006(S2)
[10]海藻酸鈉在藥劑應(yīng)用中的研究進(jìn)展[J]. 樊華,張其清.  中國藥房. 2006(06)

博士論文
[1]流道網(wǎng)絡(luò)的生物3D打印及其在跨尺度血管制造中的應(yīng)用[D]. 高慶.浙江大學(xué) 2017

碩士論文
[1]生物3D打印制備SA/Ge凝膠支架探究淫羊藿苷對軟骨細(xì)胞增殖、分泌的影響[D]. 路豐軍.華僑大學(xué) 2017
[2]面向皮膚組織工程的生物三維打印統(tǒng)研制[D]. 張剛.浙江大學(xué) 2016
[3]冪律流體在多孔介質(zhì)中流動與換熱的數(shù)值研究[D]. 尹玉真.大連理工大學(xué) 2014
[4]非牛頓流體在環(huán)管中流動與換熱特性的數(shù)值研究[D]. 馬倩.南京理工大學(xué) 2007



本文編號：3443040