3D生物打印中的生物墨水面臨巨大挑戰(zhàn) | 化工中間

為您介紹3D生物打印中的生物墨水面臨巨大挑戰(zhàn)。生物墨水的可打印性關(guān)系到3D生物打印是否能取得冀望的精度。而生物墨水作為一種典型的軟物質(zhì)材料，其打印精度的控制是能否制造出臨床尺寸結(jié)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此研究較少，甚至連可打印性“Printability”這個(gè)概念的定義都不清晰。在本文中我們從制造角度對(duì)生物墨水的可打印性進(jìn)行了研究，對(duì)生物墨水打印時(shí)的合適黏度、從基礎(chǔ)的1D線條打印到2D的支架打印，再到3D的組織實(shí)體打印中的各種誤差成因及調(diào)控進(jìn)行了探討。并嘗試對(duì)可打印性“Printability”進(jìn)行了定義。

生物墨水的含義

所謂的可打印性或者說某種生物墨水具有打印性通常包括三層含義：（1）、生物墨水的黏度需要能可調(diào)，比如通過溫度、剪切變細(xì)等特性。只有可調(diào)能力設(shè)計(jì)適合的打印方式及打印參數(shù)區(qū)間。（2）生物墨水在打印前要是液態(tài)的，以避免梗塞噴嘴，打印后要能迅速變?yōu)楣虘B(tài)以保持形狀。在逐層打印的過程中，打印的纖維凝膠化并彼此粘結(jié)非常重要，這決定了該材料或該打印工藝是否是正真的3D打印。（3）領(lǐng)有或找到針對(duì)該材料的打印窗口或工藝參數(shù)區(qū)間也非常重要。目前有大量的看起來很美的新型生物材料或生物墨水的研發(fā)報(bào)道，但最終這些墨水只能局限于某些簡(jiǎn)略的成型，使其失去實(shí)際意義。

生物墨水濃度或交聯(lián)密度影響打印

從制造角度說，生物墨水中最常用的凝膠材料的打印窗口其實(shí)很狹窄。為了保證更康復(fù)的成形精度，需要更高的墨水濃度或交聯(lián)密度，而這會(huì)對(duì)細(xì)胞的遷移增值造成很大的影響，同時(shí)高濃度的生物墨水也會(huì)增加打印的難度。然而，低濃度的墨水難以定形。由于需要在墨水中混入細(xì)胞，因而很多用于處理凝膠及增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度或活性的辦法不具有生物兼容性。理想的生物墨水要求合適的黏度、足夠的強(qiáng)度、良康復(fù)的生物兼容性及降解性。迄今為止找到一種合適的生物墨水仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。