[發(fā)明專利]一種細(xì)胞打印的自適應(yīng)噴墨驅(qū)動(dòng)控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210001408.1
• 申請(qǐng)日: 2012-01-04
• 公開（公告）號(hào): CN102555555A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃進(jìn);胡飛飛;徐榮澤;范建宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B41J29/393
• 分類號(hào): B41J29/393;B41J2/01;B41J3/00;C12M3/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于組織工程領(lǐng)域，具體是一種使用微壓電噴頭控制的細(xì)胞打印的自適應(yīng)噴墨驅(qū)動(dòng)控制方法，用于實(shí)現(xiàn)高粘度生物制劑的噴射并解決堵頭現(xiàn)象。

背景技術(shù)

細(xì)胞打印作為代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生物可降解的固體支架法的一項(xiàng)新技術(shù)，它在組織工程中具有巨大發(fā)展?jié)撃堋Ｋ\(yùn)用發(fā)育生物學(xué)中細(xì)胞能自行組裝的原理，就像胚胎組織形成功能性結(jié)構(gòu)一樣，通過(guò)逐層打印細(xì)胞可以形成三維組織結(jié)構(gòu)。與基于三維多孔支架的細(xì)胞成形相比，細(xì)胞打印方式是在計(jì)算機(jī)輔助下，而不僅僅是靠細(xì)胞之間的黏連、增殖與分化成形的。Saunders?Rachel?E，Gough?Julie?E在《Biomaterials》，2008年1月第2期發(fā)表的論文“Delivery?of?Human?Fibroblast?Cells?by?Piezoelectric?Drop-On-Demand?Inkjet?Printing”的研究表明：細(xì)胞打印不但可行，而且是人工器官制備最有前景的途徑之一。

目前，細(xì)胞打印主要有二種方式，其一是激光直寫方式，其二是類似噴墨打印的細(xì)胞噴射方式。

激光直寫細(xì)胞打印技術(shù)研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。基板是由涂滿金屬氧化層和細(xì)胞懸液的光學(xué)透明石英盤組成的。金屬氧化層吸收激光能量后，會(huì)將定量的細(xì)胞懸液蒸發(fā)并將其射到接收基板上。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需噴頭，因此避免了噴口堵塞問(wèn)題，便于打印出高粘度的生物制劑，然而，局部的加熱會(huì)引起高溫和高噴射速度，一般在50m/s到100m/s之間。高溫高壓會(huì)對(duì)細(xì)胞造成傷害，Yafu?Lin，Yong?Huang，Gaoyan?Wang?et?al在《Journal?of?Applied?Physics》，2009年第106期發(fā)表的論文“Effect?of?Laser?Fluence?on?Yeast?Cell?Viability?in?Laser-assisted?Cell?Transfer”的研究表明：即使對(duì)于耐受力較強(qiáng)的酵母細(xì)胞，仍有約10％到55％的細(xì)胞在打印后失去活性。另外，細(xì)胞基板需要提前準(zhǔn)備，不適合多細(xì)胞的打印。

另一個(gè)用于細(xì)胞打印的常用技術(shù)是按需噴墨打印技術(shù)，包括熱泡和壓電式兩大類。Xiaofeng?Cui，Thomas?Boland在《Biomaterials》，2009年第30期發(fā)表的論文“Human?Microvasculature?Fabrication?Using?Thermal?Inkjet?Printing?Technology.Biomaterials”中使用惠普熱泡式打印機(jī)同時(shí)打印了人類微脈管內(nèi)皮細(xì)胞和纖維蛋白，打印出了纖維蛋白基板和微血管系統(tǒng)。Yamazoe?Hironori，Tanabe?Toshizu在《Journal?of?Biomedical?Materials?Research》，2009年12月第4期發(fā)表的論文“Cell?Micropatterning?on?An?Albumin-based?Substrate?Using?An?Inkjet?Printing?Technique”介紹了使用噴墨打印機(jī)打印聚乙烯亞胺形成了有圖案和字體的清蛋白基板。Saunders?Rachel?E，Gough?Julie?E在《Biomaterials》，2008年1月第2期發(fā)表的論文“Delivery?of?Human?Fibroblast?Cells?by?Piezoelectric?Drop-On-Demand?Inkjet?Printing”也成功的打印了人類纖維細(xì)胞。Jae?Dong?Kim，Ji?Suk?Choi在《Polymer》，2010年5月4日第10期發(fā)表的論文“Piezoelectric?inkjet?printing?of?polymers：Stem?cell?patterning?on?polymer?substrates”使用壓電噴墨打印機(jī)打印人類衍生脂肪干細(xì)胞形成了聚苯乙烯基板。由于它們噴射速度較低(大概為5～8m/s)和細(xì)胞受到壓力小，所以細(xì)胞存活率很高，尤其是壓電噴墨技術(shù)，不會(huì)加熱細(xì)胞懸液，是一種極具潛力的細(xì)胞打印方式。目前細(xì)胞打印多是將培養(yǎng)好的細(xì)胞裝載在干凈的墨盒中使用商用噴頭噴射，由于此類噴頭是為噴射墨水設(shè)計(jì)的，在噴射具有不同物性參數(shù)的生物制劑時(shí)存在兩個(gè)主要問(wèn)題，其一是難以噴出高粘度、高密度的液體，其二是噴射不暢易導(dǎo)致噴孔堵塞，從而嚴(yán)重阻礙了細(xì)胞打印的工程實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種細(xì)胞打印的自適應(yīng)噴墨驅(qū)動(dòng)控制方法，以便捷地實(shí)現(xiàn)具有不同物理特性生物制劑的噴射，并消除堵塞噴孔現(xiàn)象。