基于多材料挤出的连续和高度准确的生物打印与光学连贯性断层扫描成像

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造

背景情况:

• 基于挤出的生物打印对于组织工程至关重要,但在多材料打印精度方面面临挑战.
• 印刷错误,如线不匹配和材料沉积不准确 (低/超挤出) 损害了印刷结构的机械和生物特性.
• 现有的手动校正方法效率低下,需要自动化解决方案来提高精度和速度.

研究的目的:

• 开发和验证自动化模型,以提高基于挤出的多材料生物打印的精度和效率.
• 为了能够准确地记录不同材料的印刷丝.
• 为了尽量减少喷嘴连接点的材料沉积错误.

主要方法:

• 利用光学连贯断层扫描 (OCT) 来实时监测生物打印过程.
• 开发了一种多材料静态模型,将不同材料的光纤指标 (大小,层厚) 与打印参数 (速度,压力) 相对应.
• 实施了与时间相关的控制模型来调整喷嘴参数以纠正沉积错误.

主要成果:

• 多种材料的静态模型有助于快速选择打印参数,以准确地注册灯丝.
• 与时间相关的控制模型有效地减少了连接点上的材料沉积误差.
• 实验结果表明,消除了材料沉积错误,并在单层和多层支架中实现了不同材料的均层厚.

结论:

• 拟议的自动化模型显著提高了基于挤出的多材料生物打印的精度和效率.
• 这些模型为准确的脚手架制造提供了实用解决方案,克服了传统方法的局限性.
• 开发的方法提高了用于组织工程应用的生物打印结构的质量和可靠性.