阅读说明：本技术 一种ecm水凝胶与交联剂混合的三维打印方法 (Three-dimensional printing method for mixing ECM hydrogel and crosslinking agent ) 是由 王宗焕 梅劲 于 2021-06-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及三维打印技术领域,且公开了一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法,包括以下步骤,S1,将ECM水凝胶材料使用进样泵推进从T型针头的上部进入；S2,将ECM交联剂使用进样泵推进从T型针头的侧面通道进入；S3,两个注射泵分别使用独立的流速控制器控制相应进样针的流速,使得ECM打印墨水进行混合；S4,螺旋形混匀器使打印墨水混合均匀；S5,打印墨水从可调长度挤出头下部挤出在打印平台上成型。该一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法,能够在ECM水凝胶生物墨水打印过程中实时添加所需含量的交联剂,同时能够实时控制ECM水凝胶生物墨水在打印过程中添加的交联剂含量,能够对打印墨水的成分进行实时精确控制。(The invention relates to the technical field of three-dimensional printing, and discloses a three-dimensional printing method for mixing ECM hydrogel with a cross-linking agent, which comprises the following steps of S1, pushing an ECM hydrogel material into a T-shaped needle from the upper part by using a sample injection pump; s2, pushing the ECM cross-linking agent into the side channel of the T-shaped needle by using a sample injection pump; s3, controlling the flow rate of the corresponding injection needle by the two injection pumps respectively through independent flow rate controllers, so that ECM printing ink is mixed; s4, mixing the printing ink uniformly by the spiral mixer; and S5, extruding the printing ink from the lower part of the adjustable length extrusion head on the printing platform for forming. According to the three-dimensional printing method for mixing the ECM hydrogel and the crosslinking agent, the crosslinking agent with the required content can be added in real time in the printing process of the ECM hydrogel biological ink, meanwhile, the content of the crosslinking agent added in the printing process of the ECM hydrogel biological ink can be controlled in real time, and the components of the printing ink can be accurately controlled in real time.)

一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法

技术领域

本发明涉及三维打印

技术领域

，具体为一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法。

背景技术

ECM水凝胶是来自于生物体的天然材料，其主要成分为各类胶原蛋白，但是一般的胶原蛋白溶液采用热交联时交联速度过慢，且交联强度不高，因此需要使用外部添加的交联剂对ECM进行交联。

现有技术存在以下缺陷与不足：

但在目前的加工方法中，交联剂会先和ECM预混合再添加至储料筒中，但是一些交联剂在混匀过程中就会和ECM材料发生反应，使得ECM打印过程会随着时间推移变得不可控制，因此需要将交联剂和ECM原材料分离进行储存，在打印过程中进行混合，才能对打印过程进行精确控制，同时，使用单一配方的打印墨水无法模拟人体组织和器官各向异性或者梯度性质的机械性能，因此，需要有一种可以即时调整打印墨水配方的设备，对打印的ECM墨水配方进行精确控制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法，可以解决现有的三维打印方法使用单一配方的打印墨水无法模拟人体组织和器官各向异性或者梯度性质的机械性能问题以及目前的加工方法中交联剂会先和ECM预混合再添加至储料筒中，但是一些交联剂在混匀过程中就会和ECM材料发生反应，使得ECM打印过程会随着时间推移变得不可控制；本发明通过设置一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法，有效解决现有技术问题。

为实现上述的一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法目的，本发明提供如下技术方案：一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印系统，包括ECM水凝胶进样针和交联剂进样针，所述ECM水凝胶进样针一端设置有第一进样泵，所述第一进样泵外部连接有第一流速控制器，所述交联剂进样针一端设置有第二进样泵，所述第二进样泵外部连接有第二流速控制器，所述ECM水凝胶进样针和交联剂进样针一端连接有T型针头，所述T型针头一端连接有可调长度挤出头，所述可调长度挤出头内部设置有螺旋形混匀器，所述可调长度挤出头底部设置有打印平台。

优选的，所述ECM水凝胶进样针内部填充有ECM水凝胶，所述ECM水凝胶进样针一端设置有将ECM水凝胶从ECM水凝胶进样针内部匀速挤出的第一进样泵，所述第一进样泵通过导线与外部电源电性连接。

优选的，所述交联剂进样针内部填充有交联剂，所述交联剂进样针一端设置有将交联剂从交联剂进样针内部匀速挤出的第二进样泵，所述第二进样泵通过导线与外部电源电性连接。

优选的，所述第一流速控制器通过导线与第一进样泵电性连接。

优选的，所述第二流速控制器通过导线与第二进样泵电性连接。

优选的，所述T型针头顶端与ECM水凝胶进样针贯通连接，所述T型针头侧端与交联剂进样针贯通连接，所述T型针头底端连接有可调长度挤出头。

优选的，所述可调长度挤出头采用螺帽方式进行固定，所述可调长度挤出头套接在T型针头底端与T型针头通过螺纹连接。

进一步的，一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法包括以下步骤，

步骤一，将需要打印的ECM水凝胶材料置入ECM水凝胶进样针中，使用第一进样泵推进使得ECM水凝胶进样针中的ECM的水凝胶从T型针头的上部进入；

步骤二，将ECM交联剂置入交联剂进样针中，使用第二进样泵推进使得交联剂进样针中的ECM交联剂从T型针头的侧面通道进入；

步骤三，两个注射泵第一进样泵和第二进样泵分别使用独立的流速控制器第一流速控制器、第二流速控制器控制相应进样针的流速，使得ECM打印墨水的两种成分能够以一定的比例进行混合；

步骤四，在可调长度挤出头内部置的螺旋形混匀器，在混合后的ECM打印墨水进入可调长度挤出头时，可以使打印墨水受到相应挤压，混合均匀；

步骤五，打印墨水可从可调长度挤出头下部挤出，并在打印平台上成型。

与现有技术相比，本发明提供了一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法，具备以下有益效果：

本一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法，通过将ECM水凝胶和所需的交联剂分装在两个储料装置中，分别使用独立的挤出控制装置控制两种原料的进样速度，使用一种“T”字型挤出头将两种原料均匀混合；

该打印方法能够在ECM水凝胶生物墨水打印过程中实时添加所需含量的交联剂，避免直接混匀交联剂之后使ECM生物墨水提前固化成型，导致打印过程失败，同时该打印方法能够实时控制ECM水凝胶生物墨水在打印过程中添加的交联剂含量，能够对打印墨水的成分进行实时精确控制，实现各向异性的生物支架制备。

附图说明

图1为本发明三维打印系统结构示意图。

图中：1、ECM水凝胶进样针；2、交联剂进样针；3、第一进样泵；4、第一流速控制器；5、第二进样泵；6、第二流速控制器；7、T型针头；8、可调长度挤出头；9、螺旋形混匀器；10、打印平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印系统，包括ECM水凝胶进样针1和交联剂进样针2，ECM水凝胶进样针1一端设置有第一进样泵3，第一进样泵3外部连接有第一流速控制器4，交联剂进样针2一端设置有第二进样泵5，第二进样泵5外部连接有第二流速控制器6，ECM水凝胶进样针1和交联剂进样针2一端连接有T型针头7，T型针头7一端连接有可调长度挤出头8，可调长度挤出头8内部设置有螺旋形混匀器9，可调长度挤出头8底部设置有打印平台10。

综上，下面给出该一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法的具体实施例；

ECM水凝胶为皮肤制备得到的ECM凝胶，配制方法为：将500μl的ECM原液溶于1XPBS水溶液中，配置得到ECM打印水凝胶打印墨水，置入ECM水凝胶进样针1中，将金尼平溶液装入交联剂进样针2中，作为打印墨水的交联剂。将ECM水凝胶进样针1内ECM打印墨水以140μl/min的流速挤出，金尼平溶液可按照所需要求调整，调整范围为5-10μl/min，将两个注射泵同时开启，把ECM墨水和交联剂同时挤入T型针头7中，T型针头7内的螺旋形混匀器9可将两种溶液混匀，通过调整可调长度挤出头8下段的长度，调整合适的预混匀时间，将打印墨水挤出之后，可在打印平台10上实现最终成型。

本发明的工作使用流程以及安装方法为，本一种ECM水凝胶与交联剂混合的三维打印方法在使用时，以双料筒混合挤出的方式对ECM中的交联剂添加进行控制。

实现该方法的打印系统主要有ECM水凝胶进样针1、交联剂进样针2、第一进样泵3、第一流速控制器4及其相对应的第一流速控制器4、第二流速控制器6，T型针头7及其内部的螺旋形混匀器9组成，首先将需要打印的ECM水凝胶材料置入ECM水凝胶进样针1中，使用第一进样泵3推进使得ECM水凝胶进样针1中的ECM的水凝胶从T型针头7的上部进入；将ECM交联剂置入交联剂进样针2中，使用第二进样泵5推进使得交联剂进样针2中的ECM交联剂从T型针头7的侧面通道进入，第一进样泵3、第二进样泵5分别使用独立的流速控制器控制相应进样针的流速，使得ECM打印墨水的两种成分能够以一定的比例进行混合，在T型针头7内部设置有螺旋形混匀器9，在混合后的ECM打印墨水进入T型针头7时，可以使打印墨水受到相应挤压，混合均匀，可调长度挤出头8采用螺帽进行固定，打印墨水可从可调长度挤出头8下部挤出，并在打印平台10上成型。

该打印方法能够在ECM水凝胶生物墨水打印过程中实时添加所需含量的交联剂，避免直接混匀交联剂之后使ECM生物墨水提前固化成型，导致打印过程失败，同时该打印方法能够实时控制ECM水凝胶生物墨水在打印过程中添加的交联剂含量，能够对打印墨水的成分进行实时精确控制，实现各向异性的生物支架制备。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。