[发明专利]一种大孔水凝胶3D打印装置及打印方法

说明书

本发明公开一种大孔水凝胶3D打印装置，其包括气体注射泵、气压表、T形通道、进气毛细玻璃管、出口毛细玻璃管、水平移动支架、水浴套管、液体注射泵、流量计、D打印喷头、打印底板、潜水泵和恒温水浴加热装置。本发明的装置制备的大孔水凝胶不仅在外形结构上能够保证良好的形状及尺寸精度，更可实现对于泡孔空间位置和尺寸的精确控制，可编辑性极强；且本发明的装置可通过调节气相流量等方式实现多种类型大孔水凝胶结构，包括均匀泡孔结构、呈现密度梯度的泡孔结构、呈现尺寸梯度的泡孔结构，能够产生多种用途。

技术领域

本发明涉及微流控领域以及医药、生物、组织工程等领域，尤其涉及一种大孔水凝胶3D打印装置及打印方法。

背景技术

大孔水凝胶材料是指在水凝胶聚合物多孔结构之外进一步引入微米至亚毫米级的大孔隙而形成的复合多孔材料。由于水凝胶材料本身的孔隙尺寸一般在纳米级至数微米量级，因而这些额外引入的微米至亚毫米级孔隙一般在本领域内被称为大孔。大孔水凝胶在纳米和微米尺度上都具有可控的孔隙率，既提供了水凝胶的溶胀和界面性质，也提供了大孔材料的传输特性，在组织工程、器官构建、药物传递中得到广泛的研究和应用。例如，大孔水凝胶可增强细胞在水凝胶中的存活和功能，可用于仿生骨/软骨组织、肺组织和肾脏等多孔器官和组织。在这些组织中，其多孔结构一般由不同大小和密度的孔隙构成，相互之间形成特定的各向异性空间排布和梯度关系。

目前大孔水凝胶中的泡孔结构仍不可控，结构单一，成为其走向更广阔应用的主要制约因素。因此，探索制备空间可控大孔水凝胶的有效方法仍是急需解决的重要难题。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明提供一种大孔水凝胶的3D打印装置及打印方法，该方法能保证稳定制备大孔水凝胶，并能控制泡孔尺寸位置相对固定，实现具有特定外形及内部结构的大孔水凝胶制备。

本发明的目的通过如下的技术方案来实现：

一种大孔水凝胶D打印装置，该装置包括气体注射泵、气压表、T形通道、进气毛细玻璃管、出口毛细玻璃管、水平移动支架、水浴套管、液体注射泵、流量计、D打印喷头、打印底板、潜水泵和恒温水浴加热装置；

所述进气毛细玻璃管、出口毛细玻璃管均嵌套在所述T形通道中，且所述进气毛细玻璃管上端固连在所述T形通道上，所述出口毛细玻璃管的上端嵌套且固连在所述T形通道的下端，所述进气毛细玻璃管的出口与所述出口毛细玻璃管的进口保持(0.3-1)倍毛细玻璃管；所述进气毛细玻璃管、出口毛细玻璃管和T形通道嵌套后一起固定在所述水浴套管中；所述水浴套管与潜水泵、恒温水浴加热装置依次连接，组成稳定的气泡生成的温度环境，并对气泡生成温度进行精确控制；所述气体注射泵与所述进气毛细玻璃管的一端连通，且在两者之间的管路上设置气压表；所述液体注射泵与所述T形通道的单个横向结构连通，且在两者之间的管路上设置所述流量计，所述液体注射泵中盛放温敏水凝胶；

所述进气毛细玻璃管和出口毛细玻璃管的内部通道截面均为圆形；

所述打印底板为加热底板，底板温度可调节；

所述水浴套管、D打印喷头均固定在所述水平移动支架上，随着打印机控制，与所述打印底板协同移动。

一种大孔水凝胶D打印装置，该装置包括气体注射泵、气压表、T形通道、进气毛细玻璃管、水平移动支架、水浴套管、液体注射泵、流量计、D打印喷头、打印底板、潜水泵和恒温水浴加热装置；

所述进气毛细玻璃管嵌套在所述T形通道中，且所述进气毛细玻璃管上端固连在所述T形通道上，所述T形通道的下端与所述D打印喷头连通；所述进气毛细玻璃管和T形通道嵌套后一起固定在所述水浴套管中；所述水浴套管与潜水泵、恒温水浴加热装置依次连接，组成稳定的气泡生成的温度环境，并对气泡生成温度进行精确控制；所述气体注射泵与所述进气毛细玻璃管的一端连通，且在两者之间的管路上设置气压表；所述液体注射泵与所述T形通道的单个横向结构连通，且在两者之间的管路上设置所述流量计，所述液体注射泵中盛放温敏水凝胶；