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投影式光固化壳聚糖墨水的3D打印(DLP)技术
发布时间:2021-02-22     作者:zzj   分享到:

光固化水凝胶因其具有优良的生物相容性和成型性能常被应用于组织工程中,但现有的光固化水凝胶种类有限,且由这些聚合物制成的水凝胶结构相对易碎、生物相容性差,无法满足生物制造中成型精度的需求。

如图1,研究人员通过在壳聚糖上接枝MA键进行CHI-MA的制备,再向CHI-MA溶液中添加光引发剂LAP作为光引发剂,最后通过DLP打印方式对CHI-MA水凝胶进行三维制造。    

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首先对CHI-MA溶液的流变力学性质进行了系统性的研究,针对浓度和取代度对CHI-MA流变力学性能的影响进行了探索。

选用取代度为33.6%的CHI-MA(1wt%)作为光固化生物墨水,并进一步比较了Irgacure2959和LAP作为光引发剂的效率,出于水凝胶溶胀率和交联速率等因素选用LAP作为光引发剂。

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其次,对CHI-MA凝胶力学性能的影响进行了研究(图3),发现随着取代度的增加,水凝胶断裂时的应力、应变有所提高,随着取代度和浓度的增加,CHI-MA水凝胶的压缩模量也发生了显著的提升。

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随后,研究人员通过细胞接种和载细胞打印两种方式对CHI-MA的生物相容性进行了评估(图4)。结果显示细胞接种中的CHI-MA对细胞无毒性作用,且DLP打印情况下保持光照时间在30s以下对细胞活力影响不大,从而证实了CHI-MA生物墨水适用于基于DLP的三维生物打印技术。

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最后,研究人员利用DLP打印技术对CHI-MA进行了精巧结构的构建及载细胞打印,从而证实了CHI-MA水凝胶的打印性能和细胞相容性(图5、6)。

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利用DLP打印技术对光固化壳聚糖基生物墨水进行三维制造,加工成具有高分辨率、高保真度和良好的生物相容性的复杂3D水凝胶结构,为光固化壳聚糖材料在DLP和其他光固化3D打印技术中的应用提供能可能性。

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