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微滴喷射3D打印领域前沿

目录CONTENTS基于微滴喷射的太空打印01基于微滴喷射的生物打印02

1.基于微滴喷射的太空打印（1）技术背景3D打印技术能够最大限度地减小航天探索中对地面补给的依靠，有效降低星际探索成本，在未来长期载人空间站探索活动中将扮演重要角色。太空零件维修月球基地单个零件成型应用模式组合工具成型应用领域空间站火星探索

1.基于微滴喷射的太空打印（2）太空打印应用案例2020年5月5日，长征五号B运载火箭首飞成功，在飞船试验船上搭载了一台“3D打印机”。据报道，本次搭载的是一台我国自主研制的“复合材料空间3D打印系统”，在飞行期间完成了连续纤维增强复合材料的样件打印。微重力下光固化3D打印陶瓷样件中科院空间应用中心的立体光刻微重力下3D打印金属样件

1.基于微滴喷射的太空打印（3）微重力下的微滴喷射技术为开展微重力相容性论证研究，西北工业大学通过反重力电场操纵水平喷射的液滴，以满足垂直壁面金属结构特征的直接成形金属微滴喷射3D打印技术在微重力环境中打印金属零件具有突出优势：①无需特制原材料，便于实现金属零件的在轨循环利用；②喷射微滴尺寸小，易实现高精度成形；③无需高能源及大型设备，可实现打印设备的小型化，满足载人航天器对空间与能耗等的苛刻要求。微重力金属液滴3D打印技术原理

2.基于微滴喷射的生物打印（1）技术背景月球基地自微滴喷射技术提出以来，被广泛应用于各行各业。在20世纪末，研究人员意识到这项技术在生命科学中的潜在价值并进行深入研究。目前，微滴喷射相关生物打印主要有以下四个方面：通用生物材料、生物分子、DNA和细胞的生物打印。

2.基于微滴喷射的生物打印（1）技术背景月球基地3D＆异质结构通用生物材料生物分子细胞微滴喷射生物打印的早期，研究人员使用它来打印通用生物材料(图A)，然后是生物分子(图B,C)。随后，研究人员发现利用可以打印活细胞并保持细胞活力(图D,E)。后来随着技术的发展，研究人员将重点放在组织工程应用上，利用喷墨生物打印技术实现异质细胞的3D打印(图F)。

2.基于微滴喷射的生物打印（2）应用案例——通用生物材料打印月球基地生物打印中常用的通用生物材料有四类：水凝胶、粘合剂和粉末、聚合物、小分子。这些生物材料已经在组织工程、再生医学和其他生物医学应用中得到了探索。基于微滴喷射原理的通用生物材料打印的代表性应用有：配方、药物筛选、载药囊泡、药物涂层和支架制造。海藻酸钠水凝胶打印通用生物材料打印的代表性应用

2.基于微滴喷射的生物打印（2）应用案例——生物分子打印月球基地基于微滴喷射打印原理，可以制备功能性生物分子，如生长因子、外质体、信号分子。纤维蛋白原(Fg)、凝血酶(Tr)和两种共印生长因子(GF1和GF2)生物分子主要应用图仿生纤维基质上印刷生物分子生物分子印刷中高分辨率和套印策略

2.基于微滴喷射的生物打印（2）应用案例——DNA打印月球基地DNA是一种很有吸引力的生物分子材料，它携带着所有生命形式的细胞以及某些病毒的遗传信息。由于其固有的特性，如高信息密度、特异性结合能力和序列可编程性，DNA的应用已扩展到纳米线制造、信息存储、分子机器人制造、食品腐败检测等。DNA生物打印应用A”和“B”的荧光显微照片使用了两个具有不同序列的单链DNA。DNA合成方案

2.基于微滴喷射的生物打印（2）应用案例——细胞打印月球基地除了DNA和蛋白质打印外，基于微滴喷射原理的打印技术已被证明能够将细胞直接沉积在基质上，目前细胞印刷已经被应用于实际生产打印中，如打印皮肤、血管、心脏等等。心脏支架、血管打印皮肤打印心脏打印

本节课结束

参考文献/教材[1]J.G.Huang,L.H.Qi,J.Luo,L.Zhao,H.Yi,InternationalJournalofMachineToolsManufacture2020,148.[2]InkjetBioprintingofBiomaterials[J].ChemicalReviews,2020,120(19):10596-10636.[3]InkjetPrinting:FabricationofTransparentMultilayerCircuitsbyInkjetPrinting(Adv.Mater.7/2016)[J].AdvancedMaterials,2016,28(7):1523-1523.[4]NoorN,ShapiraA,EdriR,etal.3DPrintingofPersonalizedThickand