基于连续数字光处理的印刷中液体光敏生物墨水特性的定量表征

摘要

本研究使用温度和材料组成来控制屈服应力流体的屈服应力特性。油墨的固态可以保护打印结构，液体状状态可以连续填充打印位置，实现极软生物墨水的数字光处理3D打印。

摘要

生物墨水的精确印刷制造是组织工程的先决条件;Jacobs工作曲线是确定数字光处理（DLP）精确打印参数的工具。然而，工作曲线的获取浪费了材料，并且对材料的成型性要求很高，不适合生物材料。此外，由于多次暴露而导致的细胞活性降低和由于重复定位而导致的结构形成失败都是传统DLP生物打印中不可避免的问题。本工作介绍了一种获取工作曲线的新方法以及基于这种工作曲线的连续DLP打印技术的改进过程。这种获得工作曲线的方法基于生物材料的吸光度和光流变特性，其不依赖于生物材料的可成形性。通过分析工作曲线改进打印工艺而获得的连续DLP打印工艺，使打印效率提高了十倍以上，大大提高了细胞的活性和功能，有利于组织工程的发展。

引言

组织工程¹ 在器官修复领域很重要。由于缺乏器官捐献，一些疾病，如肝衰竭和肾衰竭，不能很好地治愈，许多患者没有得到^{及时的治疗}2。具有器官所需功能的类器官可以解决因缺乏器官捐献而引起的问题。类器官的构建取决于生物打印技术的进步和发展³.

与挤出型生物打印⁴和喷墨型生物打印⁵相比，数字光处理（DLP）生物打印方法的打印速度和打印精度更高^6，7。挤出式方法的打印模块是逐行的，而喷墨式方法的打印模块是逐点的，效率低于DLP生物打印的逐层打印模块。在DLP生物打印中，将调制紫外线（UV）照射到整个材料层以固化一层以及图像的特征尺寸决定了DLP打印的准确性。这使得DLP技术^{非常高效8}，^9，10。由于紫外光的过度固化，固化时间和打印尺寸之间的精确关系对于高精度DLP生物打印非常重要。此外，连续DLP打印是对DLP打印方法的改进，可以大大提高打印效率

研究方案

1. 理论准备

1. 定义三个参数：液体吸光度 （A_l）、固体吸光度 （A_s） 和阈值时间 （t_T）¹⁷。
2. 根据公式 1，使用这三个参数¹⁷ 重写传统的 Jacobs 工作曲线：
   （公式1）
   这里，t H是单层的固化时间，_H 是单层的高度。

2. 参数采集

1. 使用配备温度控制元件的流变仪测量生物墨水的阈值时间。
   1. 使用365nm光源曝光流变仪的测试平台，使光强度达到一定值。
   2. 设置流变仪以获取 300 秒内的时间模量数据，并通过流变仪软件中的时间设置选项每 0.3 秒获取每个数据点。点击流变仪的“开始测试”按钮开始测试，同时点击光源的“开始”按钮

讨论

该协议的关键步骤在第2节中描述。有必要将光流变测试中使用的光强度与实际测试中的印刷光强度统一起来.吸光度测试设备是最重要的部分。试验箱的形状应与光强计的感光区域相同。由于材料在整个紫外光照射过程中不断变化的特性，光强度需要^{不断变化6}。根据公式1中液体吸光度和固体吸光度的定义，简化了固化过程。将曝光开始时的数据作为液体吸光度，将光强恒定时的.......

材料

Name	Company	Catalog Number	Comments
Brilliant Blue	Aladdin (Shanghai, China).	6104-59-2
DLP software	Creation Workshop	N/A
Lithium phenyl-2,4,6-trimethylbenzoylphosphinate		N/A	LAP; synthesized
Light source	OmniCure	https://www.excelitas.com/product-category/omnicure-s-series-lamp-spot-uv-curing-systems	365 nm
Polyethylene (glycol) diacrylate	Sigma-Aldrich	455008	PEGDA Mw ~700
Rheometer	Anton Paar, Austria	MCR302