三维增材打印方法技术

本发明专利技术涉及一种打印方法，该打印方法采用包括能量传递激发装置的设备，该能量传递激发装置可定向成与至少一种油墨产生点状相互作用，以便使所述油墨的目标部分转移到接收器，该至少一种油墨可能包含不均匀性并且被沉积在包括透明相互作用区域的打印介质上，其特征在于，该方法包括产生至少部分地覆盖所述透明相互作用区域的润湿膜的步骤，随后是将所述油墨沉积在所述润湿膜的表面上的步骤和转移步骤。骤。骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三维增材打印方法


[0001]本专利技术涉及三维增材打印领域，特别是激光辅助的，并且更具体地但不限于生物打印，该生物打印是一种用于活细胞和其它生物产品的空间组织的技术，通过组装它们并且使用计算机辅助的逐层沉积方法来开发活组织和器官，以用于组织工程、再生医学、药物动力学和更一般的生物学研究。激光辅助三维增材打印包括将元件从承载油墨的载片转移到目标或“接收器”，所述油墨包含可通过射流转移的元件，所述射流例如通过利用激光脉冲使基底局部蒸发而产生，提供了被直接转移到油墨的动能，所述动能局部驱动油墨中包含的部分液体、可转移颗粒或颗粒聚集体。
[0002]油墨中包含的可转移颗粒或不均匀性可以具有不同的性质。为了本专利技术的目的，术语“不均匀性”是指油墨的受关注区域，更通常地被称为有机、无机或活性成分的生物油墨，特别是：
[0003]‑
纳米级颗粒，例如由细胞产生的外来体或其它囊泡或生物材料(羟基磷灰石)的纳米颗粒或甚至生物分子(生长因子)的纳米胶囊，
[0004]‑
微观颗粒，例如活细胞(真核细胞、干细胞、小球等)、生物材料的微粒、生物分子(生长因子)的微胶囊，
[0005]‑
中型颗粒，例如由细胞簇形成的球体，表面涂覆有细胞和/或生物材料的微载体。
[0006]‑
在胶囊内或通过粘性液体或凝胶确保其内聚性的颗粒簇。优选地，在生物打印的上下文中，术语“颗粒”被理解为是指具有生物学特性的物体，例如活细胞、外来体或其它生物分子(例如大分子、蛋白质、肽)。
[0007]然而，该设备和对应的方法不止于根据本专利技术的该定义。实际上，颗粒也可以是非生物的(即惰性的)并且由例如一种或多种生物材料组成，它们的性质取决于预期应用。组织工程旨在设计和开发替代溶液，该替代溶液在生物学上能够替代、恢复或维持天然组织(表皮、角膜、软骨、心外膜、心内膜等)或甚至器官的功能。Griffith，L.G.和Nouton，G.(2002)的文章中描述了一个示例，组织工程—当前的挑战和不断扩大的机遇(Tissue engineering
–
current challenges and expanding opportunities)，《科学》，295(5557)，1009
‑
1014。
[0008]为了克服这些缺点，开始构思生物元件的打印，更通常地被称为生物打印，如在以下文章中讨论的：
[0009]Klebe，R.(1988年)，细胞描述：一种细胞微定位和二维及三维合成组织构造的方法(Cytoscribing:A Method for Micropositioning Cells and the Construction of Two
‑
and Three
‑
Dimensional Synthetic Tissues)，《实验细胞研究》，179(2)：362
‑
373。
[0010]和Klebe，R.，Thomas，C，Grant，G.，Grant，A.和Gosh，P.(1994年)，细胞描述：计算机控制的细胞粘附蛋白质和细胞的微定位(Cytoscription:Computer controlled micropositioning of cell adh
é
sion proteins and cells)，《细胞科学方法》，16(3)：189
‑
192。
[0011]本专利技术更具体地涉及所谓的“LIFT
‑
激光诱导的向前转移”打印技术，也称为LAB
(激光辅助生物打印)或BioLP(生物激光打印)，其中激光束被向上引导，接收器位于油墨介质上方。
[0012]其上搁置有油墨的介质可以涂覆有牺牲吸收层，例如金层，以通过增加激光能量的吸收来帮助射流产生过程。在这种情况下，激光脉冲在供体界面处被吸收。
[0013]替代地，激光打印可以用没有吸收层的油墨介质来执行。在这种情况下，激光器和相关聚焦装置的特性必须被优化，以便能够产生射流，例如超过弱吸收激光辐射的液体(油墨)的烧蚀阈值，以便生成产生打印射流所需的等离子体，或者甚至直接通过冲击波或通过热效应产生空穴气泡。
[0014]油墨通常由操作者使用微移液管被沉积在介质上以在所述介质上形成油墨膜，或通过油墨在入口通道和出口通道之间的载片上的循环被沉积在介质上。

技术介绍

[0015]法国专利FR3030361中描述了通过被向上引导的脉冲激光来打印生物油墨的一般原理。
[0016]国际专利申请WO2018193446A1描述了一种激光诱导直接转移方法，其中微流体芯片用作打印头。该头包括透明上部区域、包括中间层通道和与所述中间层通道流体连通的油墨通道的中间区域、以及具有与油墨通道流体接触的孔的下层。当中间层通道中的材料在与孔相对的点处被暴露于能量源(通常为脉冲激光)时，材料部分地蒸发，产生空穴气泡，当空穴气泡破裂时产生瞬时压力增加，从而迫使油墨从孔中出来到达载片下方的接收基底。
[0017]这种解决方案不是完全令人满意的，因为它仅与来自位于载片上方的激光器的打印一起工作，并且激光器提供能量以“迫使”颗粒穿过孔，孔的横截面必须足够小以不允许载体流体流动。这导致多个约束，其极大地限制了“待被转移的转移流体/元件”对。
[0018]专利申请WO2017004615A1描述了一种材料打印系统，该材料打印系统包括使用接收基底；使用具有透光子介质的目标基底、涂覆在介质上的光子吸收夹层、和涂覆在与介质相对的夹层的顶部上的固相微生物组样品的转移材料；以及引导光子能量穿过透明介质，使得光子能量撞击夹层。通过吸收光子能量来激发夹层的一部分，并且激发的夹层引起转移材料的一部分转移横穿目标基底和接收基底之间的间隙并到达接收基底上。
[0019]这种解决方案也不令人满意，因为它涉及形成微孔的介质，不允许替换关注的元件的载体流体的循环。

技术实现思路

[0020]为了解决这些缺点，本专利技术在其最一般的意义上涉及根据权利要求1所述的方法、设备和流体打印介质。
[0021]为了本专利的目的，术语“油墨”将被理解为是指均匀流体或包含颗粒或不均匀性的流体或在激光脉冲的作用下可转移的生物油墨。
[0022]通常，该方法包括通过施加被向上引导的脉冲激光照射的转移步骤，以及随后的使覆盖所述透明相互作用区域的润湿膜再生(通过移除或重组所述流体)的步骤。激光照射优选地被向上引导。
[0023]为了本专利的目的，“透明相互作用区域”将被理解为是指允许激光束在所述激光器的波长带中通过的实心的、未刺穿的区域。对于其它波长，该区域可以是透明的或不透明的。
[0024]为了本专利技术的目的，术语油墨的“不均匀性”是指有机、无机或活性成分的油墨的任何关注区域，特别是：
[0025]‑
纳米级颗粒，例如由细胞产生的外来体或其它囊泡或生物材料(羟基磷灰石)的纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种打印方法，所述打印方法采用包括能量传递激发装置的设备，所述能量传递激发装置能够定向成与至少一种油墨产生点状相互作用，以便使所述油墨的目标部分转移到接收器，所述至少一种油墨可能包含不均匀性并且被沉积在具有透明相互作用区域的打印介质上，其特征在于，所述方法包括：产生至少部分地覆盖所述透明相互作用区域的润湿膜的步骤，随后是将所述油墨沉积在所述润湿膜的表面上的步骤，以及转移步骤。2.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，形成润湿膜的所述步骤是通过在圆柱形空间的周边处注射润湿液体而在所述周边处进行的，所述圆柱形空间的底部由所述透明相互作用区域形成。3.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，在通过连续施加可定向能量激发的转移步骤期间，润湿液体的所述膜仅部分地与所述圆柱形空间的周边边缘接触。4.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，通过包括光聚合、温度改变或凝胶化的中间处理步骤来使所述润湿膜改性，以便赋予所述润湿膜除润湿性以外的特定性能。5.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，在所述打印步骤之后进行移除覆盖所述透明相互作用区域的所述油墨的后续步骤。6.根据权利要求1或2所述的打印方法，其特征在于，移除所述润湿膜的所述步骤是通过从所述圆柱形空间的所述周边抽吸来进行的。7.根据权利要求6所述的打印方法，其特征在于，移除流体的所述步骤是通过经由外部抽吸器从顶部抽吸来进行的。8.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，润湿流体的所述膜的横截面大于所述润湿流体的毛细管长度。9.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，形成润湿流体的膜的所述步骤是通过向所述相互作用区域提供接收一定体积的加压润湿流体的至少一个通道来进行的。10.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，形成润湿流体的膜的所述步骤是通过涂覆、电润湿或离心来进行的。11.根据权利要求2所述的打印方法，其特征在于，形成润湿流体的膜的所述步骤是通过允许无接触散布的气流来进行的。12.根据权利要求1或2所述的打印方法，其特征在于，移除液体膜的所述步骤是通过由至少一个通道连接所述相互作用区域来进行的，所述至少一个通道连接到低于大气压的压力源。13.根据权利要求1所述的打印方法，其特征在于，移除液体膜的所述步骤是通过由至少一个通道连接所述相互作用区域来进行的，所述至少一个通道经由注射泵和/或蠕动泵或甚至是用于微流体的MEMS系统连接到流动工作的源。14.根据权利要求1所述的打...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：波艾蒂斯公司，
类型：发明
国别省市：