基于光學(xué)相干層析的三維生物打印水凝膠優(yōu)化控制研究.pdf

1、作為組織工程的重要組成部分，支架為細(xì)胞生長(zhǎng)提供了必要的空間和環(huán)境，其化學(xué)組成和物理結(jié)構(gòu)能夠影響細(xì)胞的活動(dòng)，如細(xì)胞的粘附、遷移、增殖和分化等。水凝膠具有良好的生物相容性、可降解性、親水性以及包裹細(xì)胞的強(qiáng)大能力，這使得水凝膠被廣泛應(yīng)用于構(gòu)建組織工程支架。三維生物打?。?D Bio-printing）技術(shù)可以無毒且方便地按照預(yù)先設(shè)計(jì)幾何結(jié)構(gòu)制備出完全連通的三維結(jié)構(gòu)，已成為制造可以細(xì)胞接種或細(xì)胞封裝的生物支架的良好工具。水凝膠和3D Bio-p

2、rinting技術(shù)的結(jié)合為開發(fā)可細(xì)胞接種/封裝的組織工程支架提供了一種設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)的可控解決方案。
　　基于三維生物打印技術(shù)定制支架的內(nèi)部多孔結(jié)構(gòu)一般是為了滿足幾何、機(jī)械、流體運(yùn)輸?shù)忍匦?，但因水凝膠的固有特性，直接三維打印出與預(yù)期形態(tài)匹配的定制多孔結(jié)構(gòu)仍然存在困難。當(dāng)前研究證實(shí)了打印出的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)在形態(tài)參數(shù)上存在顯著差異，這些差異嚴(yán)重影響了水凝膠支架的實(shí)際應(yīng)用，因此研究如何制造出與預(yù)期形態(tài)參數(shù)盡量匹配的定制結(jié)構(gòu)具有重要意義。

3、r>　　為此，本文提出一種優(yōu)化水凝膠支架三維生物打印穩(wěn)定性和可控性的方法，該方法首先實(shí)現(xiàn)三維打印水凝膠支架結(jié)構(gòu)的定量表征，基于表征結(jié)果反饋支架設(shè)計(jì)和打印，然后通過迭代的方法降低設(shè)計(jì)與打印支架間的形態(tài)差異，提高水凝膠支架三維制造的穩(wěn)定性和可控性。該方法的關(guān)鍵在于如何實(shí)現(xiàn)三維生物打印水凝膠支架的非侵入高分辨在線定量表征，本文提出基于光學(xué)相干層析(optical coherence tomography， OCT)成像的方法實(shí)現(xiàn)三維生物打印水

4、凝膠支架的在線定量表征?；诠鈱W(xué)相干層析的水凝膠支架三維生物打印優(yōu)化控制的方法具體如下：
　　第一次閉環(huán)稱之為為“實(shí)驗(yàn)”組，用來評(píng)價(jià)水凝膠三維打印過程的內(nèi)在可控性，設(shè)計(jì)和打印不同孔隙尺寸的水凝膠支架，采用實(shí)驗(yàn)室自制的掃頻OCT系統(tǒng)對(duì)打印的水凝膠支架進(jìn)行成像和結(jié)構(gòu)定量表征，包括孔隙大小，實(shí)體支撐尺寸，孔隙率，支架表面積和體積，并與原始設(shè)計(jì)參數(shù)做比較。
　　第二次閉環(huán)稱之為“生產(chǎn)”組，以第一步分析的結(jié)構(gòu)差異性為輸入，結(jié)合差異相關(guān)