[發明專利]一種多組分同軸打印噴頭

有效

• 申請號: 201810875374.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109055212B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 賀永;趙海明;傅建中
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;B33Y30/00
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 黃燕

本發明公開了一種多組分同軸打印噴頭，包括固定有內噴頭和外噴頭的同軸氣壓噴頭主體以及多組分定位組件，該多組分定位組件內設有至少兩個與所述內噴頭密封對接的進液通道；所述同軸氣壓噴頭主體內設有供內噴頭穿過的孔道，內噴頭外壁與孔道內壁之間形成進氣通道；所述同軸氣壓噴頭主體上同時設有與所述進氣通道導通的進氣口。本發明的多組分同軸打印噴頭具有良好的生物兼容性，設計尺寸小，拆裝以及殺菌清潔方便，易于集成，穩定性高，多組分可調等特點，在細胞醫學研究，體外類器官研究以及三維組織打印等研究領域具有優越的前景。

技術領域

本發明涉及3D打印技術領域，尤其是涉及一種多組分同軸打印噴頭。

背景技術

隨著人們對自身健康以及疾病研究的日益重視，組織工程以及再生醫學在過去十幾年中迎來了其快速發展期。其中，隨著細胞打印的出現和相關研究成果的報道，生物制造這個話題引起了越來越多的關注和重視。新材料的發現以及新型制造工藝的發明使得研究者能夠針對越來越廣泛的外科疾病進行針對性治療，實現受損組織和器官的再生，大大提高了人類的疾病治療能力以及全民的幸福感。

臨床醫學研究最廣泛的基礎是人體細胞，在過去幾年針對活體細胞的打印和體外組裝已經取得的極大的進步，其中擠出式細胞打印工藝其噴頭設備廉價、成型原理簡單、拓展性高。由于其原理簡單、工藝集成度高、操作性高等特點受到了極大的關注和采用。將混有來源不同或者具有特定功能的活體細胞通過擠出式快速成型的方式打印為具有特定形狀與功能的三維實體是目前較為常用的細胞打印手段。通過這種制造工藝可以制造仿生器官、組織支架、細胞藥物等，并且在藥物篩選、細胞生理研究、骨骼修復、組織再生、干細胞研究以及基因藥物等領域獲得了初步的應用。

在擠出成型過程中，通常往往在沒有外力作用情況下，打印材料和噴頭之間的表面張力會導致擠出液滴尺寸遠遠大于噴頭直徑，大大限制了該技術的成型精度。而通過將噴頭直徑減小或者改變材料的粘度進而降低可打印的最小尺寸，反而會導致細胞存活率的降低以及材料物理、生物特性的不合格，最終導致成型的失敗。

同軸氣壓噴頭則可以通過氣流剪切克服噴頭末端的表面張力，能夠大大提高材料擠出的精度，實現生物墨水的微量噴射和單細胞的精確包裹。常規的同軸氣壓噴頭通過同軸噴頭結構以及打印參數的優化，具備300μm直徑以下微液滴噴射的能力。常規用于微液滴噴射的同軸噴頭主要包括兩個同軸的噴頭，外側噴頭中施加氣流，內側噴頭則加載含有細胞的生物墨水。通過改變同軸噴頭的直徑以及剪切氣流的大小可以對打印的微液滴大小實現可控調節。