立体空心血管网水凝胶支架的3D打印工艺研究

摘要

搭建同轴喷头打印系统,研究氯化铁溶液对由同轴针头打印出的藻酸盐水凝胶空心圆管的机械强度和成型结构的影响,建立3D打印优化工艺。将质量分数为2%~4%的海藻酸钠和质量分数为4%的氯化钙通过同轴针头打印出空心圆管。将质量分数为0.25%的雾化氯化铁溶液与空心圆管反应得到有氯化铁反应的空心圆管,力学试验发现经过与0.25%氯化铁反应的空心圆管的弹性模量(0.4677 MPa±0.279 MPa(2%海藻酸钠),2.0153 MPa±0.221 MPa(3%海藻酸钠),11.684 MPa±0.332 MPa(4%海藻酸钠))是无氯化铁溶液反应的空心圆管的弹性模量的5.4倍(2%),14.2倍(3%)和43.3倍(4%),其力学强度大大增强。机械强度增强的空心圆管完成了立体网络结构和螺旋结构的复杂类血管网,通过水凝胶溶液将其封装形成生物支架。灌流实验和细胞毒性试验表明该支架具有良好的生物相容性,可有效运输和灌注细胞培养液,满足了组织工程中制造大块软组织的工程化需求。