[发明专利]一种分叉血管打印喷头及其打印方法

说明书

本发明公开了一种分叉血管打印喷头及其打印方法，属于生物3D打印领域。本发明的喷头包括接头、导料柱和外套管；所述的导料柱和接头采用卡扣连接，所述的外套管套装在导料柱的外围，外套管和接头采用螺纹连接；位于上部的接头内设有两种通道，导流柱内设有第三种通道，两种材料经过接头内部通道后形成两种分布，并在喷头出口处接触后发生交联固化反应形成多条细血管分支。导流柱与外套管之间的空隙作为第三种材料的通道，经喷头出口处形成与多条细血管连接的粗血管。本发明保证了人造分叉血管一次打印成型和快速构建，解决了传统的分叉血管打印效率低的问题，适应多种打印需求，不伤害细胞结构。

技术领域

本发明涉及一种分叉血管打印喷头及其打印方法，用于分支血管结构的快速构建，属于生物3D打印领域。

背景技术

心血管疾病是老年人中的严重疾病，并且经常表现出与血管性能下降有关的复杂发病机理。我国人口正在加速不如老龄化，血管疾病的发病率也在不断上升。因此，急需兼具血管力学及生物性能的人造血管进行病理学及教学实验。

血管3D打印是生物3D打印的一个分支，其原理是利用水凝胶等生物材料作为细胞支架将血管细胞通过3D打印的方式塑造成管状结构，且具备足够的力学强度与生物功能。相对于传统的纤维连接法和组织工程法，血管3D打印方法因其高效性和高柔性获得了成为当下研究的热点。

常用的血管3D打印方法有挤出式打印、牺牲法打印、激光辅助打印等。

由于分叉血管的结构相比普通血管较为复杂，在三叉血管构建过程更加困难，且打印效率较低。传统的挤出式打印是利用挤出力将材料呈丝状从喷头挤出堆积成立体管状结构的技术，这种方法可适配多种生物墨水，不过因为重力因素及堆积形变的影响，以这种方式制造的血管表面通常不均匀。牺牲打印法是将预先打印在血管材料中的牺牲模板溶解后形成空腔管道的技术，因为受到牺牲模板尺寸及其溶解后形状畸变的限制，一般难以形成较复杂的通道，且该方法工序较为复杂。激光辅助打印是利用紫外光照射生物墨水表面发生固化成形，该方法分辨率高，但成本高昂且紫外光对细胞有一定损害。因此亟需一种打印成本低、稳定性好且不伤害细胞结构的打印喷头，用于分叉血管的快速构建。

发明内容

为了解决现有技术中常用的血管3D打印方法打印分辨率和稳定性较低，以及高成本的激光辅助打印采用的紫外光会对细胞造成伤害等缺陷，本发明提供了一种用于分叉血管打印的喷头及其方法。本发明基于同轴打印技术，利用一种同轴喷头的复杂流道进行分配，能够实现多种材料直接交联为管状结构，用于分支结构血管的快速构建，具有效率高、成本低且操作方便的优点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种分叉血管打印喷头，包括接头、导料柱和外套管；所述的导料柱和接头采用卡扣连接，所述的外套管套装在导料柱的外围，外套管和接头采用螺纹连接；

所述接头的内部设有第一通道、第二通道和三叉通道，所述第一通道的入口与第一入料口连通，第一通道的出口位于接头底部的中心位置处；所述第二通道的入口与第二入料口连通，第二通道的出口与三叉通道的三个入口连通，三叉通道的三个出口均匀布置在第一通道出口的周围，且三叉通道的三个出口均连接有第一内管；

所述导料柱的顶部开设有柱形槽，所述柱形槽的槽底设有贯穿导料柱的三个第三通道，所述第三通道的内部安装有第二内管；所述第二内管的内径大于所述第一内管的外径，且第二内管与第一内管同轴，第二内管与第一内管的底端平齐；

所述外套管的外壁开设有第三入料口，外套管的内径大于导料柱的外径。

作为本发明的优选，所述的第一内管和第二内管的底端伸出导料柱底部1mm～2mm。

作为本发明的优选，所述第一内管的外壁与三叉通道的内壁过盈配合，所述第二内管的外壁与第三通道的内壁过盈配合。

本发明具有的有益效果是：