面向皮膚組織工程的水凝膠與細(xì)胞打印研究.pdf

1、皮膚組織工程的基本原理是將體外擴(kuò)增培養(yǎng)的皮膚種子細(xì)胞和具有優(yōu)良生物相容性的材料相結(jié)合，建立細(xì)胞與生物材料之間的三維空間復(fù)合體，其基本要素包括種子細(xì)胞、支架材料和組織構(gòu)建。采用生物三維打印技術(shù)能夠精確定位多種類型的基質(zhì)材料和細(xì)胞，具有孔隙結(jié)構(gòu)可控、寬尺寸范圍及高生產(chǎn)能力等優(yōu)點，在組織工程皮膚的構(gòu)建中具有極大的潛力。
　　本學(xué)位論文采用自主研發(fā)的生物三維打印系統(tǒng)開展水凝膠支架與皮膚細(xì)胞的打印實驗研究。在分析水凝材料基本特點的基礎(chǔ)上，對

2、材料擠出過程進(jìn)行了計算與仿真分析。同時采用三維打印的方式進(jìn)行了皮膚組織工程支架與細(xì)胞打印的實驗研究，結(jié)果表明本系統(tǒng)具有良好的支架成型能力，構(gòu)建的組織支架能夠為細(xì)胞提供適宜的三維生長環(huán)境。論文主要展開的工作內(nèi)容如下:
　　一、面向皮膚組織工程的生物三維打印系統(tǒng)設(shè)計與研發(fā)。結(jié)合現(xiàn)有生物三維打印技術(shù)的基本原理與皮膚組織工程的具體要求，提出了基于氣動擠出原理的柔性打印方案。系統(tǒng)采用獨立雙噴頭結(jié)構(gòu)，分為運動系統(tǒng)、供料系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、交聯(lián)系統(tǒng)

3、和環(huán)境控制等五部分，可用于多種生物材料及細(xì)胞打印研究。
　　二、水凝膠材料擠出過程分析。從冪律流體的本構(gòu)方程建立了水凝膠材料從噴頭擠出后的纖維寬度、支架層高及孔隙率的數(shù)學(xué)模型，并采用流體仿真的手段對材料擠出過程中的流速、壁面剪切應(yīng)力、擠出脹大現(xiàn)象等進(jìn)行了分析，為打印參數(shù)的控制優(yōu)化提供了理論支持與指導(dǎo)。
　　三、皮膚組織工程支架設(shè)計與打印。根據(jù)人體皮膚的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計了皮膚支架的三維模型，從多邊形輪廓的特征識別、掃描求交、區(qū)域分