[发明专利]一种多组分同轴打印喷头

说明书

本发明公开了一种多组分同轴打印喷头，包括固定有内喷头和外喷头的同轴气压喷头主体以及多组分定位组件，该多组分定位组件内设有至少两个与所述内喷头密封对接的进液通道；所述同轴气压喷头主体内设有供内喷头穿过的孔道，内喷头外壁与孔道内壁之间形成进气通道；所述同轴气压喷头主体上同时设有与所述进气通道导通的进气口。本发明的多组分同轴打印喷头具有良好的生物兼容性，设计尺寸小，拆装以及杀菌清洁方便，易于集成，稳定性高，多组分可调等特点，在细胞医学研究，体外类器官研究以及三维组织打印等研究领域具有优越的前景。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其是涉及一种多组分同轴打印喷头。

背景技术

随着人们对自身健康以及疾病研究的日益重视，组织工程以及再生医学在过去十几年中迎来了其快速发展期。其中，随着细胞打印的出现和相关研究成果的报道，生物制造这个话题引起了越来越多的关注和重视。新材料的发现以及新型制造工艺的发明使得研究者能够针对越来越广泛的外科疾病进行针对性治疗，实现受损组织和器官的再生，大大提高了人类的疾病治疗能力以及全民的幸福感。

临床医学研究最广泛的基础是人体细胞，在过去几年针对活体细胞的打印和体外组装已经取得的极大的进步，其中挤出式细胞打印工艺其喷头设备廉价、成型原理简单、拓展性高。由于其原理简单、工艺集成度高、操作性高等特点受到了极大的关注和采用。将混有来源不同或者具有特定功能的活体细胞通过挤出式快速成型的方式打印为具有特定形状与功能的三维实体是目前较为常用的细胞打印手段。通过这种制造工艺可以制造仿生器官、组织支架、细胞药物等，并且在药物筛选、细胞生理研究、骨骼修复、组织再生、干细胞研究以及基因药物等领域获得了初步的应用。

在挤出成型过程中，通常往往在没有外力作用情况下，打印材料和喷头之间的表面张力会导致挤出液滴尺寸远远大于喷头直径，大大限制了该技术的成型精度。而通过将喷头直径减小或者改变材料的粘度进而降低可打印的最小尺寸，反而会导致细胞存活率的降低以及材料物理、生物特性的不合格，最终导致成型的失败。

同轴气压喷头则可以通过气流剪切克服喷头末端的表面张力，能够大大提高材料挤出的精度，实现生物墨水的微量喷射和单细胞的精确包裹。常规的同轴气压喷头通过同轴喷头结构以及打印参数的优化，具备300μm直径以下微液滴喷射的能力。常规用于微液滴喷射的同轴喷头主要包括两个同轴的喷头，外侧喷头中施加气流，内侧喷头则加载含有细胞的生物墨水。通过改变同轴喷头的直径以及剪切气流的大小可以对打印的微液滴大小实现可控调节。