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高精度生物3D打印水凝膠,解鎖生命健康多場景應用

更新時間:2024-11-08點擊次數:509

增材制造(AM)技術作為一種創新性的生產方式,經過多年發展,在航空航天、汽車、醫療、教育、建筑等行業有著廣闊的應用空間。隨著工業4.0時代對生產轉型要求,對各領域加緊新品研發、技術迭代和工藝升級,也對增材制造技術提出了新的需求。

當前,可用于增材制造的材料范圍相對狹窄,其適用性和兼容性也尤為局限。因此,拓寬材料科學的研究領域,提升材料適應性,是加快增材制造技術發展的關鍵所在。

摩方精密始終致力于自主創新技術和材料的研發,現面向市場最新推出合作款新材料:生物3D打印材料-SL系列水凝膠。通過與微納級高精密3D打印技術的結合,新材料將為醫藥工業、醫療與健康服務產業等領域帶來具有潛力的應用場景。


高精度生物3D打印水凝膠,解鎖生命健康多場景應用



光固化生物3D打印技術(如:數字光處理,DLP)可精確控制細胞和生物材料在空間中的分布,以此構建復雜幾何結構,被廣泛應用于組織工程、藥物篩選、外科植入物等生物醫學研究領域。其中,常用打印材料——水凝膠通常是由水和交聯聚合物構成的網絡結構,在水中吸收大量的液體并保持其形狀和結構,具有優異的保水性能和柔軟彈性。

然而,在DLP打印過程中,光在固液兩相界面會產生物理散射,細胞的混入會加劇此種散射效應,導致水凝膠在非目標區域固化,降低了打印精度,使眾多生物性能優異且具有小尺度特征(如血管網絡和薄壁結構等)的復雜結構難以成型,限制了DLP打印技術在生物醫學領域的應用。

SL系列(甲基丙烯酰化明膠GelMA等)水凝膠材料,主要應用于生物3D打印。該材料具有生物相容性、生物可降解性、力學調控性能、組織相似性、細胞親和性和多功能性等特點。SL系列水凝膠通過光散射抑制技術,大幅提高了DLP的打印精度,結合微納級超高精密3D打印技術,SL系列水凝膠呈現了優秀的成型效果,且適配摩方精密高精度微納3D打印系統,為組織工程、器官再生、藥物篩選等領域提供了新的研究方向,是一種具有潛力的生物材料。


高精度生物3D打印水凝膠,解鎖生命健康多場景應用


①應用優勢

組織工程:可用于打印生物醫學產品、人工組織等,可以為再生醫學領域提供精準的解決方案。

藥物遞送系統:可用于制備藥物釋放載體,實現可控釋放藥物的功能。

細胞培養支架:可用作細胞培養的支架,提供細胞生長的支持和環境。


②相較其他生物墨水材料優勢

更接近生物組織:水凝膠材料的物理和化學性質更接近生物體的自體組織,有利于細胞的附著、增殖和分化。

生物相容性更好:水凝膠材料通常具有更好的生物相容性,更適合用于生物醫學應用。

可調控性更強:水凝膠材料的性能可以通過調控分子量、取代度、含水量等參數來實現定制化的設計,滿足不同應用的需求。


③應用領域及典型樣件案例

人工血管網絡:

利用水凝膠打印的人工血管,可用于生物科學研究和醫學應用。(多尺度多分支血管網絡(通過注射有色染料溶液進行灌流),擁有可灌流液體的通道(200~500?μm)和薄血管壁(~100?μm))


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脊髓支架:

利用水凝膠和絲素蛋白混合打印的脊髓支架,有助于脊髓的損傷修復(根據Micro-CT掃描數據逆向設計的脊髓支架,擁有不規則的微通道和模仿脊髓內部結構的薄壁血管網絡)。


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三周期極小曲面結構(TPMS)支架:

拓撲結構特征(曲面、薄壁、高孔隙率和互聯互通),有助于氧氣和營養物資的擴散和滲透,可應用于構建肝臟和心臟器官等軟組織。


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