[发明专利]一种高精度高速度连续3D打印方法

摘要

一种高精度高速度连续3D打印方法，先根据想要打印的细胞图案或三维细胞凝胶结构在计算机上编制出控制平台移动的程序，再选择用于3D打印的细胞/生长因子/生物材料的混合溶液，并将它们混合吸入装有金属喷头的注射器内，将金属喷头与直流高压电源的正极相接，将接收板固定金属喷头下方的移动平台上，并接地，利用静电力使混合溶液形成材料射流，启动移动平台的运动程序，从而使材料射流在接收板上形成预先设计的图案或结构，并根据生物材料的交联方式通过光照、改变温度、钙离子处理方式使材料射流快速原位形成细胞/水凝胶，本发明能够在基板上快速、并按要求打印各种精细的细胞图案以及三维细胞/凝胶微结构体系。

主权项

一种高精度高速度连续3D打印方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据想要打印的细胞图案或三维细胞凝胶结构在计算机上编制出控制平台移动的程序，然后在20μm～200μm之间选择要打印的图案的线宽，从而确定平台移动的速度：1mm/s～500mm/s；2)配置用于3D打印的细胞/生长因子/生物材料的混合溶液，将配置好的混合溶液在孔径为10μm的过滤网中往复过滤，所使用的生物材料包括光交联的明胶或聚乙二醇、可钙离子交联的海藻酸钠、可温度交联的胶原蛋白或聚乙烯醇，或者这些材料相互混合后的复合材料，其质量浓度介于0.5％～10％之间；所使用的细胞包括肝细胞、心肌细胞、血管内皮细胞、成纤维细胞、或具有多向分化功能的干细胞，细胞在混合溶液中的浓度为1×105～5×107个/ml；所使用的生长因子包括血管内皮细胞生长因子、成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子、骨形态发生蛋白、或这些生长因子的混合物，生长因子在混合溶液中的浓度为0.05～1μg/ml；3)将配置好的细胞/生长因子/生物材料的混合溶液吸入装有金属喷头的注射器内，金属喷头的内孔径为100～1000μm，通过精密注射泵控制注射器使混合溶液的打印流量为20～1000μl/h，将金属喷头与直流高压电源的正极相接，将接收板固定金属喷头下方的移动平台上，并接地，其中接收板采用厚度为0.1～1mm的导电材料，导电材料包括导电玻璃、金属板、硅片，调整接收板与金属喷头的距离为1～5mm；4)打开高压直流电源开关，调整电压幅值介于0.5～20KV，从而在金属喷头与接收板之间形成稳定的高压静电场，混合溶液在高电场的作用下形成材料射流，启动移动平台的运动程序，从而使材料射流在接收板上形成预先设计的图案或结构，并根据生物材料的交联方式通过光照、改变温度、钙离子处理方式使材料射流快速原位形成细胞/水凝胶；5)待第一层图案或结构制造完成后，通过采用不同的细胞与材料混合溶液，重复步骤4)的过程，实现三维复杂细胞/水凝胶复合结构的打印；上述步骤均在无菌环境下进行。