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水凝胶由于具有高润滑、高含水、生物相容性良好等优良性能被认为是作为组织工程支架的最具有潜力的材料。随着快速成型技术的发展,利用快速成型技术制备水凝胶生物支架受到了广泛的关注。本文基于快速成型技术,利用基于喷嘴的3D打印技术制备了二氧化硅/聚乙烯醇(SiO2/PVA)水凝胶支架与海藻酸钠(SA)水凝胶支架。对两种水凝胶支架成型的3D成型工艺进行了研究,表征了支架的形貌,测试了水凝胶支架的力学性能,并研究了水凝胶支架的摩擦行为以及生物相容性。基于喷嘴的3D打印技术能够成型具有精细结构的水凝胶支架,支架的线宽可达200μm,孔隙率最高可达64.7%,内部具有相互贯通的三维通孔结构。通过调节3D打印机的设备参数能够影响水凝胶支架的精度,支架的精度随VS:VN的减小而增大,并且通过计算机对水凝胶支架结构模型的设计,通过该方法能够成型不同结构的水凝胶支架;该技术对溶胶具有选择性,溶胶须满足零剪切黏度大于10000 Pa·s,当剪切速率达到10 s-1时,其剪切速率小于100 Pa·s;同时溶胶还须满足,低频时,G’>G”,高频时,G’<G”,才能够适合进行挤出并3D堆积成型。水凝胶支架的压缩模量随孔隙率的升高而降低,并且水凝胶支架的压缩模量比同样配比的块体水凝胶的压缩模量低。这是由于块体水凝胶的宏观网络较水凝胶支架更为致密,并且水凝胶支架的木堆结构能够耗散部分外力的作用,使水凝胶支架表现出比块体水凝胶较好的压缩回弹性能。低速(10-6~10-3 m/s)时,由于与基板的接触面积不同,水凝胶支架的摩擦力随孔隙率的增加稍有降低;高速(10-2~1 m/s)时,由于摩擦行为转变为流体动力润滑,孔隙率对支架摩擦力影响不明显。在低载荷(0.3 KPa)下,块体水凝胶与基板接触时,容易产生捕获水,当摩擦速率较低时(10-6~10-3 m/s),捕获水能够在水凝胶表面与基板时间随机自由移动,从而导致块体水凝胶的摩擦行为具有不稳定性;而水凝胶支架由于其内部的相互贯通的三维通孔结构,在与基板接触时,不易产生捕获水,使得摩擦行为具有重复性。当增加载荷时,块体水凝胶与基板支架的捕获水在外力的作用下被排挤出去,使得块体水凝胶的摩擦稳定性提高。在相同载荷下,SA水凝胶支架的摩擦力较SiO2/PVA水凝胶支架小。SiO2/PVA水凝胶支架与SA水凝胶支架均能够支持人体肝细胞的生长与粘附,支架内部相互贯通的三维通孔结构有利于细胞培养液与细胞代谢废液的流通,能够促支架上细胞的增殖;SA水凝胶支架的细胞粘附性较SiO2/PVA水凝胶支架好,并且SA水凝胶支架上细胞的增殖速率比SiO2/PVA水凝胶支架上的细胞增殖速率大。SA水凝胶支架的生物性能较SiO2/PVA水凝胶支架更为优异。