【技术实现步骤摘要】
本技术属于生物医学工程
,涉及一种三维生物打印水凝胶支架的优化控制系统。
技术介绍
作为组织工程的重要组成部分,支架为细胞生长提供了必要的空间和环境,其化学组成和物理结构能够影响细胞的活动,如细胞的粘附、迁移、增殖和分化等。水凝胶具有良好的生物相容性、可降解性、亲水性以及包裹细胞的强大能力,这使得水凝胶被广泛应用于构建组织工程支架。另一方面,在一些特殊应用场合,如功能性组织器官制造,对支架的多孔形态提出特别严格的限制,支架的内部结构需要特殊定制以获得期望的几何、机械及液体传输特性,而这些特性对支架局部或整体变化(如特征尺寸和形状,体积比等)高度敏感,因而支架的制备需要一种精确制造技术,可以提高支架参数的可控性和可重复性。三维生物打印(three-dimensionalBio-printing,3DBio-printing)技术可以无毒且方便地按照预先设计几何结构制备出完全连通的三维结构,已成为制造可以细胞接种或细胞封装的生物支架的良好工具。水凝胶和3DBio-printing技术的结合为开发可细胞接种/封装的组织工程支架提供了一种设计关联的可控解决方案。3DFD和3Dbio-plotting技术均属于三维生物打印技术,曾成功用于制造具有可复制形态特性的多孔水凝胶结构。如WangXH等人基于3D纤维沉积(fibredeposition,FD)的3DBio-printing技术成功的制造出可控孔形和孔尺寸分布的多孔水凝胶/肝细胞复合结构,且打印结构具有良好可复制性。然而,水凝胶特有的溶胀特性及其组成成分不同,引起打印后的 ...
【技术保护点】
一种三维生物打印水凝胶支架的优化控制系统,其特征在于:包括基于光学相干层析扫描的三维打印水凝胶支架定量可视化装置和打印参数可控的生物三维打印设备;所述的基于光学相干层析扫描的三维打印水凝胶支架定量可视化装置包括光源、低相干干涉模块、样品扫描模块、干涉信号探测模块、时序控制模块、图像采集分析模块;光源发出的光经光纤进入低相干干涉模块,低相干干涉模块发出的探测光经光纤进入样品扫描模块,样品扫描模块将光聚焦到放置在样品台的三维生物打印水凝胶支架上,支架产生的后向散射光原路返回至低相干干涉模块,低相干干涉模块产生干涉光谱信号经光纤送入干涉信号探测模块;所述的样品扫描模块包括高速物镜前扫描模块、二维电机运动模块、样品台,其中高速物镜前扫描模块实现小范围高分辨的快速二维扫描,二维电机运动模块实现整个检测区域大范围的二维扫描;所述的时序控制模块用于控制光源的触发,样品扫描模块中二维高速扫描振镜的扫描时序、以及二维电机运动时序,干涉信号探测模块采集干涉光谱信号的时序;所述的图像采集分析模块包括将获取的干涉光谱信号进行A/D转换,重建出支架的二维横断面图像和三维图像,然后对其进行图像处理分析,获得支架的 ...
【技术特征摘要】
1.一种三维生物打印水凝胶支架的优化控制系统,其特征在于:包
括基于光学相干层析扫描的三维打印水凝胶支架定量可视化装置和打
印参数可控的生物三维打印设备;
所述的基于光学相干层析扫描的三维打印水凝胶支架定量可视化装
置包括光源、低相干干涉模块、样品扫描模块、干涉信号探测模块、时
序控制模块、图像采集分析模块;光源发出的光经光纤进入低相干干涉
模块,低相干干涉模块发出的探测光经光纤进入样品扫描模块,样品扫
描模块将光聚焦到放置在样品台的三维生物打印水凝胶支架上,支架产
生的后向散射光原路返回至低相干干涉模块,低相干干涉模块产生干涉
光谱信号经光纤送入干涉信号探测模块;
所述的样品扫描模块包括高速物镜前扫描模块、二维电机运动模块、
样品台,其中高速物镜前扫描模块实现小范围高分辨的快速二维扫描,
二维电机运动模块实现整个检测区域大范围的二维扫描;
所述的时序控制模块用于控制光源的触发,样品扫描模块中二维高
速扫描振镜的扫描时序、以及二维电机运动时序,干涉信号探测模块采
集干涉光谱信号的时序;
所述的图像采集分析模块包括将获取的干涉光谱信号进行A/D转换,
重建出支架的二维横断面图像和三维图像,然后对其进行图像处理分
析,获得支架的形态参数实际值与设计值的差异,然后将差异反馈给生
物三维打印设备。
2.如权利要求1所述的一种三维生物打印水凝胶支架的优化控制系
统,其特征在于基于光学相干层析扫描的三维打印水凝胶支架定量可视
化装置选用扫频OCT成像系统或谱域OCT成像系统,且样品扫描模块都
需要对待表征的三维打印水凝胶支架进行整体的横截面快速扫描。
3.如权利要求2所述的一种三维生物打印水凝胶支架的优化控制系
统,其特征在于所述的扫频OCT成像系统采用宽带扫频光源,干涉信号
\t探测模块采用光电平衡探测器,其中宽带扫频光源的扫频范围要求在
80nm~220nm,以确保轴向成像...
【专利技术属性】
技术研发人员:王玲,徐铭恩,宋江新,罗莉,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:新型
国别省市:浙江;33
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