基于静电纺丝的可控喷印技术和组织工程应用

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微/纳米喷印技术的出现,为柔性电子、微电子机械系统(MEMS)、生物技术等领域提供了广阔的市场应用前景。其中基于静电纺丝的微/纳米喷印技术,由于其装置简单、成本低廉、纺丝材料来源丰富、工艺可控等优点,应用广泛。文章主要介绍了静电纺丝可控喷印系统以及基于静电纺丝的PLGA细胞培养支架的制作。相比于传统的静电纺丝技术,静电纺丝可控喷印技术拥有聚合物在基底上的沉积精度高、所施加的电压小、可即时调节工艺参数、图案化喷印以及过程全自动等优点;相比较于传统的细胞培养方法,基于静电纺丝的PLGA细胞培养支架具有良好的表面形貌,在实际的细胞培养过程中,取得了在操作和成本上的改善。本文主要分以下四部分工作进行阐述:首先,介绍静电纺丝的起源以及发展,构建了静电纺丝可控喷印系统,包括系统硬件平台的搭建以及喷印材料的选择;其次,对可控喷印系统主要功能模块的实现,包括系统基底平台与机械手移动控制功能、即时设置高压电源的大小及精密微量供液泵的注射速率、平台的图案化移动、模拟实时路径跟踪与复位、平台的自动化扫描与定位模块、用户输入字符喷印模块、定时喷印及测量模块;再次,研究静电纺丝的喷印机理,在静电纺丝可控喷印系统上结合具体的实验研究各工艺参数对静电纺丝喷印结果的影响,工艺参数主要包括施加的电压大小,基底与喷印头之间距离,聚合物溶液浓度、基底平台运动速率、供液速度以及环境要素对纺丝形貌的影响,在此基础上,选用最佳工艺参数,对喷印的聚合物纤维执行图案化沉积操作;最后,采用PLGA为原材料制作纺丝溶液,结合静电纺丝可控喷印系统采用不同的接收系统来制作细胞培养支架,在所得的支架上植入人体表皮细胞,观察培养两周后的细胞生长情况。
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