什么是生物3D打印技术?

3D打印技术是基于计算机三维数字成像技术及多层次连续打印的一种新兴应用技术。生物3D打印技术则是基于3D打印的基础上, 将生物材料或细胞按仿生形态、生物体功能、细胞特定微环境等要求,用增材制造法打印出同时具有复杂结构与功能的生物三维结构、体外三维生物功能体、再生医学模型等生物医学产品的3D打印技术,该技术在生命科学领域的应用日益广泛,现已成为21世纪最具发展潜力的前沿技术之一。

生物3D打印按打印方式可以大概分为以下三种方式:喷墨生物打印,微挤压成型生物打印和激光辅助生物打印。

喷墨生物打印

喷墨式打印的原理是依靠声波或热使得生物材料形成液滴滴落而成型。声波喷墨打印机用声辐射力量与超声波场把液滴从气液界面喷射出,通过控制超声参数以控制液滴的大小与滴出速率,其优点是避免了热与压力对生物材料的影响,同时可控制液滴的大小、并避免了喷口的堵塞,缺点是对打印的材料黏度有一定的限制;热喷墨打印机运行依靠电加热打印头,产生压力脉冲而使液滴离开喷嘴,其优点为打印速度快、成本低、应用广泛,但在打印过程中会使细胞与生物材料承受热与机械应力,并且其喷头易被堵塞、液滴方向性不明显、液滴大小不均匀等。总体来说,喷墨生物打印的优点是精度高,操作简单,其局限性是生物材料必须以液态形式存在,才能形成液滴,对材料粘度的限制比较大。

微挤压成型生物打印

微挤压成型生物打印的工作原来是,将热熔性材料通过加热器熔化,材料先抽成丝状,通过送丝机送进热熔喷头,在喷头内被加热融化,喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动,同时将半流动状态的材料按CAD分层数据控制的路径,挤出并沉积在指定的位置凝固成形,并与周围的材料粘接,层层堆积成型。该技术的缺点是,打印出的细胞存活率低,限制了其在再生医学组织构建方面的应用。

激光辅助生物打印

激光辅助生物打印机(LAB)的工作原理是,在玻璃板吸收层上用激光聚焦产生一个高压液泡,将带有细胞的材料推到接受基体上,其优点是喷头为开放式,不存在喷头堵塞的问题,同时对细胞伤害小,细胞存活率高达95%以上,缺点为价格较高,限制了其临床应用,而且不易与其他打印方式协同工作。 

BioScaffolder系列生物3D打印机支持压电喷墨打印技术和微型挤压成型打印技术(气压,活塞及螺杆),用户可以根据应用灵活的搭配不同的打印技术及工具,能满足各种应用的打印需求。