由于日益提高的医疗需求,近年来组织工程技术快速发展。组织工程支架是组织工程技术的要素之一。3D打印技术可以根据病损部位的外形设计三维模型并且制造出对应形状的支架,同时实现支架孔径、孔隙率、孔连通率的精确控制。因此3D打印技术在组织工程领域中发挥着越来越重要的作用。可光交联的甲基丙烯酸明胶(GelMA)由于其出色的生物学性能已被广泛用于组织工程。作为一种有吸引力的生物墨水,由于其低粘度和交联速度,GelMA直接应用于3D打印技术仍然面临着巨大的挑战。如何平衡基于GelMA的生物水凝胶墨水的可打印性和生物相容性?本文设计了一种纳米粘土改性GelMA生物水凝胶墨水的两步交联策略。通过将GelMA与纳米粘土按照一定比例混合,可以利用纳米粘土的自支撑性制备具有良好形状保真度的3D支架,然后利用GelMA的光交联特性进行不可逆地固化。本文的主要工作如下:1.总结了流变性能与水凝胶可打印性之间的关系,为水凝胶可打印性研究提供了依据。研究了GelMA/纳米黏土水凝胶的流变性能,实验结果说明纳米黏土的能够显著提高GelMA的可打印性。通过实验,对上述结论进行了验证。2.搭建了水凝胶三维打印平台,平台具有高精度三维运动系统,水凝胶供给系统以及温度控制系统。用于研究GelMA/纳米黏土水凝胶的打印工艺。3.总结了挤出成型工艺细节,将其划分为挤出、沉积、融合三个阶段。总结了挤出成型工艺的通用研究路线。设计了GelMA/纳米黏土水凝胶的两步交联策略。依照研究路线研究了工艺参数对水凝胶形态的影响,并给出了水凝胶形态的可打印区间。根据上述研究结果,可以轻松的打印复杂的3D支架,例如仿生耳朵和分支血管。4.研究了纳米黏土对于GelMA各种性能的影响。在不改变GelMA优异的生物相容性的情况下,添加纳米粘土可以提高机械强度并降低降解速率。GelMA/纳米黏土水凝胶的打印工艺为打印具有良好形状保真度和优异生物学性能的复杂GelMA基支架提供了一种简便的方法,并且可以为组织缺陷的个性化治疗开辟潜在的应用领域。