生物3D打印,作为一种新兴的组织工程手段,已经在细胞三维体外培养、器官芯片制造、药物筛选、组织再生等方面起到越来越重要的作用。通过3D打印技术实现细胞的体外三维组装,有两个目的:其一是制造更好的类器官结构,服务于更高效的药物评价及测试;第二个更为长远的目标是实现组织/器官的体外再造。为了让细胞更好的在水凝胶模型中伸展、增殖,从制造角度需要解决两个核心问题:（1）选择同时具有优异的生物兼容性和打印性能的生物墨水。（2）寻找一种适合该墨水的3D打印方式并探究其相应的打印工艺。GelMA作为一种改性明胶,已经在生物制造和组织工程领域取得了诸多的应用,被验证为是兼具生物兼容性和打印性的优异光敏材料。对于传统的挤出式生物3D打印而言,现有的主流打印方法需要对GelMA混合其他材料或者改性后才能进行打印。本文提出一种光固化打印方式,可以直接打印低取代率、低浓度的GelMA水凝胶。本文通过对光固化过程的详细研究,探究了一种适合光敏水凝胶的精准成型打印方法,并对具体的打印工艺进行了系统的定量研究。本文制造了这些传统传统生物3D打印方式难以实现的复杂结构,为更具生物兼容性的体外细胞生长环境进行了进一步的探索。论文具体的工作如下:1、搭建了正置式光固化3D打印平台,使用高精度减速模组,选用200m W的蓝光激光发生器,搭建水凝胶控温平台。通过上位机的控制,可以实现二维模型及三维模型两种水凝胶模型的制造。2、系统研究了光固化成型机理。首先,探讨了高分子光聚合过程中双键断裂、自由基团产生、高分子长链连接等过程。其次,使用流变仪对光固化过程进行了一个定量的直观认识。最后,通过自建的光固化生物3D打印机,系统性的研究了光固化3D成型过程,定义、提取了于打印相关的重要特征值,总结了光照时间、GelMA浓度等参数对打印的影响。3、根据不同的生物学意义将较难打印的结构进行了水凝胶光固化重建。通过不同的“打印窗口”选择,实现不同孔隙率网格、内建营养流道、薄壁体、大倾角结构的制造,这些结构对于细胞和生物制造有比较重要的作用,但是传统的生物3D打印方法难以实现。最后通过模拟肝单元结构的打印证明光固化生物3D打印的通用性。4、研究了光固化生物3D打印的生物兼容性。为了证明细胞可以在本文所制造的水凝胶中良好生长,使用上述制造的包含细胞的水凝胶三维实体,使用小鼠骨髓间充质干细胞（m BMSCs）进行了体外细胞培养实验。通过细胞活死、骨架、迁移等表征,对水凝胶上及水凝胶内的细胞生长状况进行评估。结果表明,由于GelMA良好的生物兼容性以及合理的水凝胶结构,细胞受到损伤较小,生长环境优良,因而具有较高的增殖速率、细胞活性及良好的生长状态。