本文關(guān)鍵詞：基于光學(xué)相干層析的三維生物打印水凝膠優(yōu)化控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為組織工程的重要組成部分,支架為細(xì)胞生長提供了必要的空間和環(huán)境,其化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)能夠影響細(xì)胞的活動,如細(xì)胞的粘附、遷移、增殖和分化等。水凝膠具有良好的生物相容性、可降解性、親水性以及包裹細(xì)胞的強(qiáng)大能力,這使得水凝膠被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建組織工程支架。三維生物打印(3D Bio-printing)技術(shù)可以無毒且方便地按照預(yù)先設(shè)計幾何結(jié)構(gòu)制備出完全連通的三維結(jié)構(gòu),已成為制造可以細(xì)胞接種或細(xì)胞封裝的生物支架的良好工具。水凝膠和3D Bio-printing技術(shù)的結(jié)合為開發(fā)可細(xì)胞接種/封裝的組織工程支架提供了一種設(shè)計關(guān)聯(lián)的可控解決方案�；谌S生物打印技術(shù)定制支架的內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)一般是為了滿足幾何、機(jī)械、流體運輸?shù)忍匦?但因水凝膠的固有特性,直接三維打印出與預(yù)期形態(tài)匹配的定制多孔結(jié)構(gòu)仍然存在困難。當(dāng)前研究證實了打印出的結(jié)構(gòu)與設(shè)計的結(jié)構(gòu)在形態(tài)參數(shù)上存在顯著差異,這些差異嚴(yán)重影響了水凝膠支架的實際應(yīng)用,因此研究如何制造出與預(yù)期形態(tài)參數(shù)盡量匹配的定制結(jié)構(gòu)具有重要意義。為此,本文提出一種優(yōu)化水凝膠支架三維生物打印穩(wěn)定性和可控性的方法,該方法首先實現(xiàn)三維打印水凝膠支架結(jié)構(gòu)的定量表征,基于表征結(jié)果反饋支架設(shè)計和打印,然后通過迭代的方法降低設(shè)計與打印支架間的形態(tài)差異,提高水凝膠支架三維制造的穩(wěn)定性和可控性。該方法的關(guān)鍵在于如何實現(xiàn)三維生物打印水凝膠支架的非侵入高分辨在線定量表征,本文提出基于光學(xué)相干層析(optical coherence tomography,OCT)成像的方法實現(xiàn)三維生物打印水凝膠支架的在線定量表征�；诠鈱W(xué)相干層析的水凝膠支架三維生物打印優(yōu)化控制的方法具體如下:第一次閉環(huán)稱之為為“實驗”組,用來評價水凝膠三維打印過程的內(nèi)在可控性,設(shè)計和打印不同孔隙尺寸的水凝膠支架,采用實驗室自制的掃頻OCT系統(tǒng)對打印的水凝膠支架進(jìn)行成像和結(jié)構(gòu)定量表征,包括孔隙大小,實體支撐尺寸,孔隙率,支架表面積和體積,并與原始設(shè)計參數(shù)做比較。第二次閉環(huán)稱之為“生產(chǎn)”組,以第一步分析的結(jié)構(gòu)差異性為輸入,結(jié)合差異相關(guān)分析和三維打印工藝過程優(yōu)化,按照新的參數(shù)設(shè)置再次打印水凝膠以降低實體與設(shè)計模型間的不一致。研究結(jié)果顯示,該方法可有效降低水凝膠支架平均孔尺寸的不一致,從30%降低到2%,表明基于OCT技術(shù)預(yù)測和精準(zhǔn)控制水凝膠支架的三維生物打印是可行的。本文的研究同時證明OCT技術(shù)可以為組織工程支架設(shè)計與表征、生物三維打印過程控制、工程組織體外監(jiān)測等提供具有潛力的精準(zhǔn)化工具。
【關(guān)鍵詞】：生物醫(yī)學(xué)光學(xué) 光學(xué)相干層析成像(OCT) 三維生物打印 水凝膠支架 定量優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 引言10
• 1.2 生物 3D打印技術(shù)10-13
• 1.2.1 生物 3D打印技術(shù)概述10-11
• 1.2.2 現(xiàn)有生物 3D打印方法11-13
• 1.3 適合生物 3D打印的生物材料13-15
• 1.3.1 適合生物 3D打印生物材料概述13-14
• 1.3.2 水凝膠14
• 1.3.3 生物 3D打印水凝膠支架的優(yōu)勢與限制14-15
• 1.4 支架定量表征技術(shù)15-18
• 1.4.1 支架常用定量表征技術(shù)15-16
• 1.4.2 基于OCT的定量表征技術(shù)16-18
• 1.5 研究目的和內(nèi)容18-21
• 1.5.1 研究目的與意義18-19
• 1.5.2 研究內(nèi)容19-20
• 1.5.3 主要創(chuàng)新點20-21
• 第2章 生物 3D打印水凝膠支架幾何可控性優(yōu)化方法21-32
• 2.1 優(yōu)化方法提出背景及概述21-22
• 2.2 基于OCT的水凝膠支架定量表征方法22-30
• 2.2.1 體繪制三維重建23-25
• 2.2.2 en-face面序列圖提取25-26
• 2.2.3 圖像預(yù)處理26
• 2.2.4 圖像濾波26-27
• 2.2.5 二值化處理27-28
• 2.2.6 形態(tài)學(xué)操作28-30
• 2.2.7 二值化三維重建30
• 2.3 基于迭代分析提高穩(wěn)定性和可控性的方法30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 生物 3D打印水凝膠支架優(yōu)化控制的實驗研究32-40
• 3.1 三維水凝膠支架的設(shè)計和制備32-36
• 3.1.1 多孔水凝膠支架的設(shè)計32-34
• 3.1.2 多孔水凝膠支架的制備34-36
• 3.2 OCT成像36-38
• 3.2.1 OCT圖像采集36-37
• 3.2.2 OCT成像結(jié)果展示37-38
• 3.3 支架結(jié)構(gòu)參數(shù)量化分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 結(jié)果與討論40-48
• 4.1 水凝膠支架打印的結(jié)果與分析40-44
• 4.1.1 支架的打印與成像40-41
• 4.1.2 支架形態(tài)參數(shù)定量表征41-42
• 4.1.3 量化結(jié)果差異分析42-44
• 4.2 水凝膠支架的打印精度和可控性分析44-45
• 4.3 水凝膠支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的反饋調(diào)整45-47
• 4.3.1 支架的打印與成像45-46
• 4.3.2 支架形態(tài)參數(shù)定量表征及分析46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 結(jié)論與展望48-49
• 致謝49-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 附錄53

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 ;夏日喝什么?(英文)[J];Women of China;2001年06期

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 記者　繆舢;量維生物踏上納斯達(dá)克征途[N];中國企業(yè)報;2006年

2 郭艾琳;安柯瑞上市三維生物掘金抗腫瘤藥[N];第一財經(jīng)日報;2006年

3 本報記者 姚明;好政策“救活”了我的企業(yè)[N];塔城日報(漢);2010年

4 ;健維生物科技有限公司開發(fā)保健食品[N];消費日報;2005年

5 郭艾琳;“H101”遭遇專利權(quán)權(quán)屬糾紛[N];第一財經(jīng)日報;2006年

6 馬 野;陜西兩高科技企業(yè)實現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合[N];大眾科技報;2005年

7 本報記者 孫魯威;開啟太空藥材產(chǎn)業(yè)化之路[N];農(nóng)民日報;2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張烈烈;基于光學(xué)相干層析的三維生物打印水凝膠優(yōu)化控制研究[D];杭州電子科技大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：基于光學(xué)相干層析的三維生物打印水凝膠優(yōu)化控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：486414