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来自浙江大学尹俊教授:预固化投影式快速生物3D打印

赵师傅
2020-07-22 17:23:22

投影光固化打印(又称数字光处理技术、数字光处理、简称dlp打印)是一种传统的光固化3D打印,具有数量大、速度快、精度高等优点。

倒置投影式光固化打印方法具有液浮自支撑的特点,可以打印出一个非常复杂的3D模型。近年来,随着光敏生物油墨的发展,使用投影式光固化技术进行生物3D打印成为可能。与传统的挤压生物打印相比,投影光固化生物打印具有重复性高、制造能力强、无挤压剪切力等优点。

浙江大学的尹俊教授在《高级管理杂志》上发表了一篇文章,题目是”通过预交叉口连续投影光聚合打印技术对迁移的高频和高强度反应”。李扬博士、毛齐江博士、尹俊教授和傅建中教授是本文的共同作者。

作者在印前预先交联感光生物材料,以便从打印过程中耗时,提高打印速度。通过对交联过程中双键聚合的精确测定,预交联过程中形成的预聚合物在凝胶点前的一个特定的适当间隔内被控制。

由于预交联工艺的进步,在光固化打印工艺各层中,平台上升、下降、等待液体稳定、底层剥离等工艺得到了优化。在研究预交联生物油墨打印性能的基础上,提出了一种通过引入光吸收剂来控制交联过程中的曝光量的连续生物打印方法。该打印方法借助于靛蓝吸光体405nm波段的快速成形、均匀性和高效吸光,省略了传统dlp平台的重复上升和等待过程,实现了单一均匀速度的层间连续交联。

与传统的dlp相比,新工艺耗时大大减少,当模型更细、层次更多时,优点更加明显,并且由于没有明显的间隔等待,台阶纹波现象被明显抑制,打印精度也得到显著提高。此外,作者还证明了该方法在细胞生物打印过程中具有保持细胞活力的优点,该方法比传统的dlp方法(54.54.8%)具有更好的细胞活力(90.26.1%),并且通过打印混合pc12细胞和凝胶的生物墨水具有更好的细胞形态。

通过引入光吸收剂,可以精确控制生物油墨中光场的分布,结果更加均匀、可控。

可调绑定dlp先在一定光强下将所需的生物油墨辐照到一定的预交联水平,然后在打印过程中不为此目的暴露,而忽略了减少和增加打印平台的步骤。与传统的dlp相比,打印时间大大缩短。

通过引入合适的吸光剂浓度,可以在可靠稳定的层间粘着条件下实现,大大降低了固化深度,从而减少了过固化引起的Z方向形成误差。

双键交联和流变性能的结果表明,凝胶化不是单一的连续过程。其中,大分子预聚物的形成耗时较长,但不影响油墨预交联过程的流变性能。正是这一过程的精确建模和实验拟合,作者认识到该过程在打印前一次完成,为优化提供了依据。

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