集成式生物3D打印构建几何结构可控的角膜替代物方法

Integrated 3D bioprinting-based geometry-control strategy for fabricating corneal substitutes

摘要目的:供体角膜短缺是一个全球性问题.现有的角膜替代物主要依赖于传统的组织工程制造方法,仅支持具有不可控曲率的平坦或弯曲膜的制备.我们提出构建具有设计几何特征的弯曲薄膜,以通过生物3D打印实现厚度及曲率半径可控的角膜替代物.创新点:提出一种集成的3D角膜替代物打印系统,为3D角膜支架提供了一种新颖的制作方法;提出角膜光学特性与角膜支架几何特征的关系,并分析影响角膜光学功能的相关影响因素.根据扫描数据,采用该方法可以快速构建具有天然角膜几何形状和尺度的角膜支架.使用该方法可获得具有高细胞活力的载有细胞的复杂弯曲角膜状结构.该方法具有低制造成本和高重复性,是根据需要快速构建角膜预替代物的有效方法.方法:通过建立角膜数学模型,研究维持角膜视功能和生理学的关键几何参数和其他主导因素;根据天然角膜的表面拓扑结构,通过计算机辅助设计对精确定制的人造角膜进行建模;通过集成数字光处理和挤出生物打印来制备用于角膜替代的曲面薄膜.结论:由于结构可控性等优点,生物3D打印是制备具有几何结构可控人工生物合成角膜的有效工具,可以个性化构建具有天然角膜尺度的角膜替代物.

作者单位 State Key Laboratory of Fluid Power & Mechatronic Systems, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China;School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China ^[1] Department of Ophthalmology, Sir Run Run Shaw Hospital, School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310016, China ^[2] The Affiliated Stomatologic Hospital, School of Medicine, Zhejiang University, Hangzhou 310003, China ^[3]

关键词生物3D打印角膜替代物光固化打印挤出打印结构控制 3D bioprinting Corneal alternative Digital light processing (DLP)Extrusion Geometry-control

主题词角膜(Cornea)方法(Methods)光(Light)性(Sex)支架(Stents)

分类号 R779.65 Q819

栏目名称 Articles

发布时间 2019-12-05

基金项目

the National Natural Science Foundation of China the Key Research and De-velopment Projects of Zhejiang Province the Fundamental Research Funds for the Central Universities China

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