[发明专利]一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置

说明书

本发明属于生物三维打印技术领域，尤其为一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置，所述打印装置包括打印舱，所述打印舱的内部设置有打印喷头运动平台，所述打印喷头运动平台底部设置有料筒，所述料筒的顶部设置有气压挤出系统，所述料筒的外表面设置有加热套，所述料筒的底部设置有打印喷头，所述打印喷头的底部搭接在打印平台的顶部。本发明通过设置打印平台、打印喷头、加热套、料筒、高压静电发生器、气压挤出系统和自动控制装置，通过以上各部件之间的配合，将生物高分子材料或细胞水凝胶材料通过高压静电作用，使得三维打印得到高精度的生物样品，该装置操作方便，解决了生物三维打印分辨率较低的问题。

技术领域

本发明属于生物三维打印技术领域，具体涉及一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置。

背景技术

生物三维打印技术是一种能够在三维模型驱动下，按照增材制造原理定位装配生物材料乃至细胞，并用来制造医疗器械、组织工程支架和组织器官的装备。由于受生物材料性能的限制，目前更生物三维打印技术是基于熔融挤出或者常温挤出的。然而，生物三维打印技术目前尚未能真正的走向市场，这不仅仅是材料、以及产品本身的问题需要解决，生物三维打印装置本身亦有一些问题需要解决，生物三维打印挤出装置面临的重大问题是其打印分辨率较低，目前最高精度的生物三维打印装置仅仅为150μm以上。生物组织的纤维结构通常是几百纳米乃至几个微米级别，对于当前生物三维打印装备来说，这几乎是不可能实现的。

发明内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置，具有操作方便且能够提高生物三维打印分辨率的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，所述打印装置包括打印舱，所述打印舱的内部设置有打印喷头运动平台，所述打印喷头运动平台底部设置有料筒，所述料筒的顶部设置有气压挤出系统，所述料筒的外表面设置有加热套，所述料筒的底部设置有打印喷头，所述打印喷头的底部搭接在打印平台的顶部，所述打印平台的左侧面设置有高压静电发生器，所述打印舱的外部设置有自动控制装置。

优选的，所述打印舱为打印装置主体的外层保护罩。

优选的，所述打印喷头为金属材质。

优选的，所述加热套为热电偶式电加热装置，与料筒接触而不接触打印喷头，所述加热套控制温度范围为室温到280℃。

优选的，所述料筒为聚四氟乙烯或陶瓷材质。

优选的，所述高压静电发生器为正压或负压，电压调控范围为0-50kV。

一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法，所述打印方法步骤如下：

(1)将高分子材料(或细胞水凝胶材料)加入料筒，加热套加热熔融材料(细胞水凝胶材料不需加热)；

(2)自动控制装置中导入三维模型并设置好相关打印参数；

(3)打开高压静电发生器和气压挤出系统，调节电压到打印喷头可以稳定喷出较细的纤维；

(4)打印过程中，由打印喷头运动平台带动打印喷头沿着X轴与Y轴运动，打印纤维堆积在打印平台上，打印平台沿着Z轴运动；

(5)经过堆积最终打印得到三维立体的生物样品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过设置打印平台、打印喷头、加热套、料筒、高压静电发生器、气压挤出系统和自动控制装置，通过以上各部件之间的配合，将生物高分子材料或细胞水凝胶材料通过高压静电作用，使得三维打印得到高精度的生物样品，该装置操作方便，解决了生物三维打印分辨率较低的问题。

附图说明