面向皮膚組織工程的水凝膠與細胞打印研究.pdf

1、皮膚組織工程的基本原理是將體外擴增培養(yǎng)的皮膚種子細胞和具有優(yōu)良生物相容性的材料相結合，建立細胞與生物材料之間的三維空間復合體，其基本要素包括種子細胞、支架材料和組織構建。采用生物三維打印技術能夠精確定位多種類型的基質材料和細胞，具有孔隙結構可控、寬尺寸范圍及高生產能力等優(yōu)點，在組織工程皮膚的構建中具有極大的潛力。
　　本學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胞的打印實驗研究。在分析水凝材料基本特點的基礎上，對

2、材料擠出過程進行了計算與仿真分析。同時采用三維打印的方式進行了皮膚組織工程支架與細胞打印的實驗研究，結果表明本系統(tǒng)具有良好的支架成型能力，構建的組織支架能夠為細胞提供適宜的三維生長環(huán)境。論文主要展開的工作內容如下:
　　一、面向皮膚組織工程的生物三維打印系統(tǒng)設計與研發(fā)。結合現(xiàn)有生物三維打印技術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)采用獨立雙噴頭結構，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、壁面剪切應力、擠出脹大現(xiàn)象等進行了分析，為打印參數(shù)的控制優(yōu)化提供了理論支持與指導。
　　三、皮膚組織工程支架設計與打印。根據(jù)人體皮膚的結構特點設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