[發明專利]一種噴墨打印凝膠微球的裝置以及打印方法

在審

• 申請號: 202010555251.1
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111605186A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 楊思明;連芩;焦天;趙廷澤;王慧超;李滌塵;梁晉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總醫院;西安交通大學
• 主分類號: B29C64/112
• 分類號: B29C64/112;B29C64/209;B29C64/393;B33Y30/00;B33Y50/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種噴墨打印凝膠微球的裝置以及打印方法，包括計算機、三維運動系統、第一墨盒、第二墨盒、第一多噴孔壓電噴頭和第二多噴孔壓電噴頭；第一墨盒和第二墨盒設置在加壓裝置內，加壓裝置用于給第一墨盒和第二墨盒的提供出液壓力；第一多噴孔壓電噴頭與第一墨盒的出液口連通，第二多噴孔壓電噴頭與第二墨盒的出液口連通，第一多噴孔壓電噴頭和第二多噴孔壓電噴頭安裝在三維運動系統上；計算機分別與三維運動系統、第一多噴孔壓電噴頭和第二多噴孔壓電噴頭電連接；計算機用于控制三維運動系統運動，還用于控制第一多噴孔壓電噴頭和第二多噴孔壓電噴頭噴墨。本發明提供了制造效率高、操作簡便、能夠精確控制凝膠微球成型。

技術領域

本發明屬于凝膠微球打印技術領域，具體涉及一種噴墨打印凝膠微球的裝置以及打印方法。

背景技術

凝膠微球是指直徑在微米級的球形凝膠體。近些年來，封裝了細胞、生長因子、藥物的凝膠微球被廣泛的用于組織工程、生物傳感器、癌癥模型和藥物控制釋放的研究。主要是因為凝膠微球相比于其他相同體積的凝膠結構具有更大的表面積，有利于凝膠微球內部與外界進行物質交換，有利于封裝在凝膠微球中的細胞從外部獲取生長所需的氧氣、營養物質，排泄產生的廢物。在載藥研究方面，凝膠微球尺寸的大小和尺寸的均勻性嚴重影響膠囊化合物的給藥途徑、生物分布和釋放速率。在凝膠微球構建三維組織方面，凝膠顆粒的直徑對細胞的生長有直接影響，針對多種細胞和細胞外基質組成的異質性復雜組織，要求必須實現具有物質濃度梯度和尺寸梯度的凝膠微球的制造。所以要求凝膠微球的制造裝置必須可以精確的控制凝膠微球的尺寸、形狀，同時可以實現具有物質濃度梯度和尺寸梯度的凝膠微球的制造。

目前的凝膠微球的制造方法主要有機械攪拌法、超聲法、膜乳化法和噴射冷凝法。機械攪拌法和超聲法處理量小，無法用于大規模生產。膜乳化法對設備要求較高，操作條件不易控制。噴射冷凝法雖然具有一定的制造效率，但是無法實現對凝膠微球形狀尺寸的控制。另外有用3D打印方法制造凝膠微球，凝膠微球的3D打印方法主要有單組分打印和雙組分打印，單組分打印是指將生物溶液直接打印到交聯溶液中進行固化制造凝膠微球。打印液滴在溶液中運動復雜，不便于精確控制凝膠微球的成型，且液面的晃動會降低凝膠微球的成形精度，制造的凝膠微球往往形狀各異、尺寸不均。雙組分打印凝膠微球相比于單組分噴墨更有利于控制凝膠微球的成形，但是工藝復雜，制造效率較低。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種噴墨打印凝膠微球的裝置以及打印方法，制造效率高、操作簡便、能夠精確控制凝膠微球成型。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種噴墨打印凝膠微球的裝置，包括計算機、三維運動系統、第一墨盒、第二墨盒、第一多噴孔壓電噴頭和第二多噴孔壓電噴頭；所述第一墨盒和所述第二墨盒設置在加壓裝置內，所述加壓裝置用于給所述第一墨盒和所述第二墨盒的提供出液壓力；所述第一多噴孔壓電噴頭與所述第一墨盒的出液口連通，所述第二多噴孔壓電噴頭與所述第二墨盒的出液口連通，所述第一多噴孔壓電噴頭和所述第二多噴孔壓電噴頭安裝在所述三維運動系統上；所述計算機分別與所述三維運動系統、所述第一多噴孔壓電噴頭和所述第二多噴孔壓電噴頭電連接；所述計算機用于控制所述三維運動系統運動，還用于控制所述第一多噴孔壓電噴頭和所述第二多噴孔壓電噴頭噴墨。

進一步地，所述第一多噴孔壓電噴頭和所述第二多噴孔壓電噴頭安裝在噴頭夾具上，所述噴頭夾具安裝在所述三維運動系統上。

進一步地，所述第一多噴孔壓電噴頭和所述第二多噴孔壓電噴頭分別具有100～1000個噴孔，每個噴孔的內徑為10μm～500μm，所述第一多噴孔壓電噴頭和所述第二多噴孔壓電噴頭的驅動電壓頻率為100Hz～40000Hz。

進一步地，所述加壓裝置的壓力調節范圍為-100kPa～100kPa，調節精度為0.1kPa。