[發明專利]一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統

在審

• 申請號: 202010081695.6
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111235028A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 顏偉城;聶新斌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/36;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明主要涉及3D生物打印技術領域，特別涉及一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統。其包括液體注射泵，液體注射泵右側連接有固定的打印噴嘴，打印噴嘴的下方設置有可三維移動的收集平臺，打印噴嘴和收集平臺之間置有調節打印材料酸堿度的液體霧化裝置，收集平臺之上安裝有可導電的接收盤，收集平臺右側固定有高壓電源發生裝置，所述以上打印系統的器件置于集成控制系統外殼內，所述集成控制系統外殼的右側設有整個集成控制系統的綜合控制裝置，所述集成系統控制外殼的右側設置有集成控制系統的實時監測顯示器。本發明有利于提高打印活體組織過程中細胞的存活率，提高打印活體組織的分辨率和打印精度。

技術領域

本發明主要涉及3D生物打印技術領域，特別涉及一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統。

背景技術

增材制造技術通常稱之為3D打印技術，隨著現代化生物醫藥技術的發展，3D打印技術在生物醫藥領域也掀起了一股研究熱潮，3D生物打印技術應用而生。3D生物打印技術是3D打印技術研究中新興的、快速擴張的、富有生命的、最具有發展前景的技術領域，正在成為主流的技術平臺。被認為是21世紀組織工程、生物制造的新范式。但是以擠壓式打印技術、激光輔助打印技術、立體光刻打印技術為基礎的3D生物打印技術各自都存在著一些難以解決的缺陷，尤其在進行活體組織制造時，對于生物墨水的細胞存活率的要求使得這些打印技術在制造活體組織表現的捉襟見肘。除此之外，傳統的3D生物打印技術都普遍存在著打印精度不夠高的問題。尋求新型的3D生物打印技術或者打印工藝成為了3D生物打印制造活體組織的新目標。

發明內容

為了解決傳統打印技術在制造活體組織的在細胞存活率和打印精度的局限性，我們發明了一種能夠極大地提高細胞存活率和打印精度的電流體動力3D生物打印技術工藝，該項技術工藝在打印精度和細胞存活率方面展現出良好的適用性。同時，該項技術工藝的操作簡單、靈活，規模化性能較好。

本發明的具體內容如下：

一種基于電流體動力3D生物打印自動化集成系統，主要包括液體注射泵，所述液體注射泵右側連接有固定的打印噴嘴，打印噴嘴的下方設置有可三維移動的收集平臺，可三維移動的收集平臺之上安裝有可導電的接收盤，可三維移動的收集平臺右側固定有高壓電源發生裝置，所述以上打印自動化集成系統的器件置于集成控制系統外殼內，集成控制系統外殼的右側設有整個集成控制系統的綜合控制裝置，集成系統控制外殼的右側設置有集成控制系統的實時監測顯示器。

進一步地，打印噴嘴和可三維移動的收集平臺之間安裝有調節打印材料酸堿度的霧化裝置。

進一步地，液體注射泵和打印噴嘴通過塑料導管連接；打印噴嘴接高壓電源的正極，接收盤接高壓電源的負極，所有的組件都分別通過電信號與綜合控制裝置所連接。

所述集成控制系統的實時監測顯示器能夠實時的監測打印系統在打印過程中的各項器件的參數，所述綜合控制裝置能夠控制整個集成系統的各項器件的參數，所述參數包括注射流量、電源電壓、可三維移動的收集平臺的移動速度、打印噴嘴與接收盤之間的距離。所述集成系統控制外殼內部的溫度、濕度，均可通過綜合控制裝置來進行參數調節。

調節打印材料酸堿度的霧化裝置的注射通量也可根據打印工藝的要求由綜合控制裝置來控制調節。

所述高壓電源發生裝置提供高壓電源，可提供0-30kv的高壓電壓。

所述接收盤材質為導電硅片，接收盤置于可三維移動的收集平臺之上，所述可三維移動的收集平臺可在X軸、Y軸、Z軸三維方向上由綜合控制裝置來控制移動。

整個打印過程主要包括如下的步驟：

1)啟動綜合控制裝置和實時監測顯示器，根據打印工藝的要求對整個集成系統進行工藝參數的參數預設。

2)將所要打印的材料(例如可生物降解聚合物、膠原蛋白等生物墨水材料)填裝在注射泵的填料管中。