材料沉积喷墨打印及
涂层系统解决方案

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<p>随着3D打印和微纳科技的发展,近年来国内外研究人员已经开发出多种3D微结构打印工艺,打印材料及装备,并应用于多个领域。MicroFab公司的喷墨技术在三维层次分配生物材料,可广泛应用于药物传递和组织工程。</p>

3D打印

随着3D打印和微纳科技的发展,近年来国内外研究人员已经开发出多种3D微结构打印工艺,打印材料及装备,并应用于多个领域。MicroFab公司的喷墨技术在三维层次分配生物材料,可广泛应用于药物传递和组织工程。

典型案例

  • 微球囊打印

    由于喷墨技术依赖于数据驱动、非接触技术的结合,因此可将精确的皮升体积的材料在目标地点高速、准确地存放。Micro Fab公司的喷墨技术可在三维层次分配生物材料,广泛应用于药物传递和组织工程。标准的JetLab系统常用于生产给药系统,该系统包括:1)微细分发硬件,由一个或多个印刷压电装置构成,允许单或多流体分发或扩大单一流体分发;2)样品打印三轴运动系统,通常包括3个定位阶段与光学编码器(编码器分辨率1.0 m);3)光学系统,以两台黑白CCD相机和一个抓帧器为准,可对准运动台和印刷基板,检查喷射过程的质量,确保喷射的效果;4)驱动,这种脉冲的特性取决于流体特性和微分发装置的结构;5)可选择的软件(内部开发):打印装置/流体,可应用于打印装置的电脉冲特性,每个位置的滴点数量和打印图案。 采用喷墨技术中常见的各种方法,如点选和连续模式喷射,可制备具有窄尺寸分布(标准差1 m)的紫杉醇单分散微球。HPLC测定的载药效率至少为68%,高效液相色谱分析表明,微球囊对药物分子并不产生影响,而MTT试验证实其对癌细胞具有杀伤作用。体外试验表明,制备的紫杉醇微球释放时间约为50d,在此期间的药物释放超过80%。因此,Micro Fab喷墨技术可用于制备具有良好药理性能的单分散微球,而且,与其他微球囊制备方法相比,制造过程从热力学控制机制转变为机电驱动机制,更易于控制。

  • 神经导管打印

    通常来说,创伤性损伤往往会导致神经组织的丢失,临床医生只能从患者身体其他部位取得部分神经,以修复更严重的神经缺损。虽然自体神经移植成功率高达80%,但仍会对患者造成创伤。目前,组织工程师发现,采取人工方法(如,生物可吸收神经引导导管)促进神经再生可有效减少损伤。生物可吸收神经导管法将近端和远端神经残端在导管内缝合,优化创伤部位的生长条件,以促进神经再生。另外,由于导管在修复完成后被人体吸收,不需要手术移除。 喷印技术作为神经组织的修复再生提供了新思路,将喷墨技术应用于生物可吸收神经导管法可做到以下几点: (1)管道内壁与外侧均有涂层; (2)导管中装入喷墨分液单元; (3)可将喷墨喷药微球装入导管; 为更好的使用喷墨技术进行导管打印,进行了相关调整,包括:1)将桌面版本的JetLab系统连接到无菌的组织培养罩上;2)运动台和金属固定装置的尺寸进行了调整,以保证气流在发动机罩内畅通无阻;3)在电子电路中引入热电偶与温度控制器反馈回路耦合,控制印刷基板的温度;4)增加了一个旋转轴,允许芯轴在打印过程中旋转。 喷墨方法具有高精度的特性,使人们能够创建和控制管道材料中的蛋白质量或梯度,以及管道表面纹理和物理尺寸。组织工程工作站的打印程序可以精确控制沉积的精确点,分辨率为0.2 mm。

  • 心血管支架打印

    采用MicroFab喷墨打印装置和方法,使用非诺贝特、专有聚合物和药物包覆心血管支架,在按需滴式喷射模式下进行打印,即流体保持在环境压力下,使用压电换能器进行液滴发生。喷墨打印完成后,采用紫外分光光度法测定支架的载药效率、药物喷射后的质量和释放动力学,并采用高效液相色谱法进行验证。结果表明,支架管显示100%的捕获效率,支架在137mmol / l剂量时效率可达到91%,与传统的喷雾雾化相比,效率提高了十倍多。因此,Micro Fab喷墨打印装置和方法可有效提高载药效率,有望成为许多昂贵药物喷涂的方法。

  • 血管网络

    MicroFab喷墨方法具有高精度,因此可有效控制管道材料中的蛋白质量和梯度,以及管道表面纹理和物理尺寸。目前,MicroFab已初步应用于外周神经的再生、心血管、食道等组织结构的构建。如图所示,模拟血管网的三维聚合物结构(120μm的宽分支)。

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