【技术实现步骤摘要】
一种生物3D打印培养一体化系统及方法
本专利技术属于3D打印与组织工程领域,具体涉及一种生物3D打印培养一体化系统及方法。
技术介绍
细胞支架的3D打印与打印组织的体外培养是整个生物3D打印领域中最为关键的两个方面。传统的生物组织打印,大部分都是打印与培养是独立的两个部分,打印后再转移到相应的培养环境中,由于打印及转移过程中所处的环境与培养环境差异较大,不能达到培养环境要求,降低了细胞的打印质量和成活率。目前已有部分使用打印培养相结合的方式,将打印工作台直接放置于培养环境中从而使打印环境满足培养条件,省去了打印后的转移操作。但是,有限的培养空间及较高的培养温湿度要求,会提高对工作台构件材料、设计尺寸以及运动行程的要求。材料的防腐、丝杠轴承的润滑会对环境造成污染。即使找到了可以适应相应环境的材料,其机械性、使用寿命、加工难易程度、材料成本及无毒性等难以同时满足要求。
技术实现思路
:本专利技术提出了一种生物3D打印培养一体化系统及方法,保证在打印过程中不受外界环境及打印设备本身的影响,避免了3D打印工作台在较高的温湿度环境中,减小了对工作台构件材料的工作环境要求,更大限度的提高工作台的使用性能和寿命,降低了成本。为了达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种生物3D打印培养一体化系统,由打印培养观测模块、运动模块和控制模块组成;其中,打印培养观测模块以生物培养系统2为主体,生物培养系统2内部配置喷头3和紫外光源9,喷头3下方设置半径可调节的固定卡具5,半径可调节的固定卡具5内固定培养皿8,培养皿8内为打印的细胞支架6,还包括对打印进行实时观测的微型摄像头4, ...
【技术保护点】
一种超净高稳定性生物3D打印培养一体化系统,其特征在于:由打印培养观测模块、运动模块和控制模块组成;其中,打印培养模块以生物培养系统(2)为主体,生物培养系统(2)内部配置喷头(3)和紫外光源(9),喷头(3)下方设置半径可调节的固定卡具(5),半径可调节的固定卡具(5)内固定培养皿(8),培养皿(8)内为打印的细胞支架(6),还包括对打印进行实时观测的微型摄像头(4),所述生物培养系统(2)的一侧设计成开口结构,并且使用柔性材料板(7)对其进行密封处理;所述运动模块包括机械臂(13),控制机械臂(13)运动的三维移动工作台(1)以及为喷头(3)提供动力的电机(12),所述三维移动工作台(1)通过机械臂(13)控制喷头(3)的移动,嵌入生物培养系统(2)的机械臂(13)与柔性材料板(7)之间也保证密封;所述控制模块包括相连接的计算机(11)和控制器(10),所述控制器(10)与电机(12)和三维移动工作台(1)连接;所述打印培养观测模块、运动模块和控制模块之间相互协同共同实现打印培养一体化,同时,这三个模块也相对独立,能够单独对任意一个模块进行调整与改进而不影响其他模块。
【技术特征摘要】
1.一种生物3D打印培养一体化系统,其特征在于:由打印培养观测模块、运动模块和控制模块组成;其中,打印培养观测模块以生物培养系统(2)为主体,生物培养系统(2)内部配置喷头(3)和紫外光源(9),喷头(3)下方设置半径可调节的固定卡具(5),半径可调节的固定卡具(5)内固定培养皿(8),培养皿(8)内为打印的细胞支架(6),还包括对打印进行实时观测的微型摄像头(4),所述生物培养系统(2)的一侧设计成开口结构,并且使用柔性材料板(7)对其进行密封处理;所述运动模块包括机械臂(13),控制机械臂(13)运动的三维移动工作台(1)以及为喷头(3)提供动力的电机(12),所述三维移动工作台(1)通过机械臂(13)控制喷头(3)的移动,嵌入生物培养系统(2)的部分的机械臂(13)与柔性材料板(7)之间也保证密封;所述控制模块包括相连接的计算机(11)和控制器(10),所述控制器(10)与电机(12)和三维移动工作台(1)连接;所述打印培养观测模块、运动模块和控制模块之间相互协同共同实现打印培养一体化,同时,这三个模块也相对独立,能够单独对任意一个模块进行调整与改进而不影响其他模块。2.根据权利要求1所述的生物3D打印培养一体化系统,其特征在于:所述生物培养系统(2)的一侧设计成开口结构,并且使用柔性材料板(7)对其进行密封处理,同时嵌入生物培养系统(2)的部分的机械臂(13)与柔性材料板(7)之间也保证密封,这两处密封,既保证了生物培养系统(2)中的培养环境的稳定,也实现了打印培养观测模块与运动模块的分离;其中生物培养系统(2)的开口尺寸大小要根据三维移动工作台(1)的y,z轴向行程大小而设计,以防止影响所要打印细胞支架的预期尺寸;而且柔性材料板(7)的面积应该大于生物培养系统(2)的开口面积,具体的大小设定根据三维移动工作台(1)的xyz三轴移动的行程的大小来决定;这样,通过适当的增大柔性材料板(7)的面积来保证打印过程中三维移动工作台(1)的自由移动。3.根据权利要求1所述的生物3D打印培养一体化系统,其特征在于:所述柔性材料板(7)的材料选择无菌、隔热的乳胶、橡胶、帆布、毛毡、聚酯类、聚酰亚胺类或聚氟。4.根据权利要求1所述的生物3D打印培养一体化系统,其特征在于:所述生物培养系统(2)能够提供正常培养细胞的环境,其中包括:无菌、温度、湿度、电场、磁场、光照强度、CO2浓度与O2浓度方面的设定与调节。5.根据权利要求1所述的生物3D打印培养一体化系统,其特征在于:嵌入生物培养系统(2)中的部分机械臂(13)和半径可调节的固定卡具(5)均使用铝合金、不锈钢或硬铝防锈材料,以防止设备生锈从而缩短设备的使用寿命且影响内部正常的无菌培养环境。6.根据权利要求5所述的生物3...
【专利技术属性】
技术研发人员:王玲,方奥,申皓,李涤尘,同治强,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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