【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及生物醫(yī)學(xué)，具體地說(shuō)是一種雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、近年來(lái)，生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使組織工程成為再生醫(yī)學(xué)的重要組成部分。生物支架作為組織工程的核心構(gòu)件，為細(xì)胞提供必要的物理支持和微環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖以及組織再生。然而，傳統(tǒng)用于制造生物支架的材料，如聚合物、陶瓷和金屬，在生物相容性、機(jī)械性能和表面特性方面存在許多局限性。這些不足往往導(dǎo)致細(xì)胞附著不良或生長(zhǎng)緩慢，從而影響組織再生的效果。
2、現(xiàn)有的生物支架制造方法主要有傳統(tǒng)的3d打印、模具成型、澆鑄或機(jī)械加工技術(shù)，但這些方法在精細(xì)控制方面存在重大缺陷。例如，單一的3d打印技術(shù)通常難以精確調(diào)控支架的孔隙率，并且在表面功能化的過程中表現(xiàn)不佳。氣溶膠噴涂技術(shù)雖然能提升涂層的均勻性和附著性，但仍然在滿足個(gè)性化醫(yī)療需求方面面臨挑戰(zhàn)，如難以實(shí)現(xiàn)特定設(shè)計(jì)和性能的定制化生產(chǎn)。這使得當(dāng)前的制造技術(shù)很難適應(yīng)個(gè)性化醫(yī)療日益增長(zhǎng)的需求。
3、在此背景下，等離子體技術(shù)逐漸受到關(guān)注。它以其卓越的表面改性能力，有望克服傳統(tǒng)材料在親水性和生物相容性方面的不足。而氣溶膠噴涂和3d打印技術(shù)的結(jié)合則提供了改善支架表面特性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的可能性，使得孔隙率、細(xì)胞附著性和表面功能的優(yōu)化成為可能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種集成3d打印和氣溶膠噴涂的雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，通過噴涂與打印的協(xié)同工作，在孔隙率、細(xì)胞附著及表面改性方面提供更精準(zhǔn)的控制。
2、本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題
3、所述先進(jìn)增材制造模塊包括雙模打印機(jī)、噴涂噴頭、材料準(zhǔn)備與儲(chǔ)存單元和后處理與固化單元，所述雙模打印機(jī)集成3d打印與氣溶膠噴涂，所述噴涂噴頭用于均勻噴涂經(jīng)過處理的生物相容性聚合物，所述材料準(zhǔn)備與儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存多種生物相容性材料，并配備混合與配制設(shè)備，所述后處理與固化單元為噴涂后的支架提供固化環(huán)境；
4、所述實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋調(diào)節(jié)模塊包括溫濕度傳感器、氣體成分傳感器和控制單元；所述溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)操作環(huán)境的溫度和濕度，所述氣體成分傳感器監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過程中的氣體成分，所述控制單元集成plc或微控制器，雙模打印機(jī)和噴涂噴頭通過控制單元協(xié)同工作，控制單元根據(jù)實(shí)時(shí)反饋，調(diào)節(jié)打印速度、噴涂壓力；
5、所述安全與廢料處理模塊包括安全防護(hù)單元、廢料收集單元和材料回收單元；所述安全防護(hù)單元包括緊急停機(jī)按鈕和安全警報(bào)系統(tǒng)，所述廢料收集單元用于收集生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢料，所述材料回收單元對(duì)可回收的材料進(jìn)行處理和分類；
6、所述智能數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化模塊包括數(shù)據(jù)處理單元和可視化界面；所述數(shù)據(jù)處理單元收集和處理生產(chǎn)過程中采集的數(shù)據(jù)，所述可視化界面提供用戶友好的圖形界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)。
7、進(jìn)一步地，所述先進(jìn)增材制造模塊還包括等離子體發(fā)生器，所述等離子體發(fā)生器產(chǎn)生低溫等離子體以改善生物材料的表面特性。
8、進(jìn)一步地，所述先進(jìn)增材制造模塊還包括激發(fā)電極，所述激發(fā)電極產(chǎn)生和穩(wěn)定等離子體。
9、進(jìn)一步地，?所述先進(jìn)增材制造模塊還包括氣體流動(dòng)單元，所述氣體流動(dòng)單元控制氣體的輸入和流量。
10、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)置基于機(jī)器學(xué)習(xí)原理的優(yōu)化算法，自動(dòng)分析和優(yōu)化生產(chǎn)流程。
11、本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)通過創(chuàng)新性的雙模打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了生物支架性能的革命性提升，具有顯著的技術(shù)效果。首先，本專利技術(shù)通過集成3d打印與氣溶膠噴涂?jī)煞N先進(jìn)制造技術(shù)，能夠在同一打印過程中精準(zhǔn)控制支架的孔隙率與表面特性，優(yōu)化細(xì)胞附著和增殖環(huán)境。這種協(xié)同工作機(jī)制大幅提升了生物支架的生物相容性和機(jī)械強(qiáng)度，進(jìn)而有效促進(jìn)了組織再生與修復(fù)的效率。其次，控制單元的引入使得整個(gè)制造過程更加高效與精準(zhǔn)?？刂茊卧趯?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反饋，自動(dòng)調(diào)節(jié)打印速度、噴涂壓力，確保支架的均一性及穩(wěn)定性，降低了生產(chǎn)過程中的誤差率，從而提高產(chǎn)品的一致性與可靠性。這種智能化的生產(chǎn)方式不僅縮短了生產(chǎn)周期，還降低了制造成本，實(shí)現(xiàn)了高效、可持續(xù)的生產(chǎn)模式。此外，系統(tǒng)對(duì)表面功能化的精準(zhǔn)調(diào)控，使得生物支架表面能夠根據(jù)具體應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)涂層，實(shí)現(xiàn)多種生物功能的組合。這種定制化的解決方案為個(gè)性化醫(yī)療提供了強(qiáng)有力的支持，有助于在不同臨床場(chǎng)景下的應(yīng)用，滿足患者特定生物醫(yī)學(xué)需求。最后，通過合理配置關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，如打印分辨率、噴涂壓力與涂層厚度，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物支架在微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的全面優(yōu)化。這不僅提升了支架的生物活性和機(jī)械穩(wěn)定性，而且提升了涂層的抗菌能力與長(zhǎng)期使用的可靠性，顯著降低植入后的并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。
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1.雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其特征在于，包括先進(jìn)增材制造模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋調(diào)節(jié)模塊、安全與廢料處理模塊和智能數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其特征在于，所述先進(jìn)增材制造模塊還包括等離子體發(fā)生器，所述等離子體發(fā)生器產(chǎn)生低溫等離子體以改善生物材料的表面特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其特征在于，所述先進(jìn)增材制造模塊還包括激發(fā)電極，所述激發(fā)電極產(chǎn)生和穩(wěn)定等離子體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其特征在于，?所述先進(jìn)增材制造模塊還包括氣體流動(dòng)單元，所述氣體流動(dòng)單元控制氣體的輸入和流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元內(nèi)置基于機(jī)器學(xué)習(xí)原理的優(yōu)化算法，自動(dòng)分析和優(yōu)化生產(chǎn)流程。
【技術(shù)特征摘要】
1.雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其特征在于，包括先進(jìn)增材制造模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋調(diào)節(jié)模塊、安全與廢料處理模塊和智能數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化模塊；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其特征在于，所述先進(jìn)增材制造模塊還包括等離子體發(fā)生器，所述等離子體發(fā)生器產(chǎn)生低溫等離子體以改善生物材料的表面特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙模打印驅(qū)動(dòng)的生物功能性支架系統(tǒng)，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙彤，王震宇，王曉龍，張遠(yuǎn)濤，孫瀅，劉亞迪，畢四浩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：山東大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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