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光学相干层析成像技术用于三维生物打印水凝胶支架结构的定量评价研究
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:TN247[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]杭州电子科技大学生命信息与仪器工程学院,浙江杭州310018
  • 相关基金:国家自然科学基金(61108083,81371695)
中文摘要:

三维生物打印水凝胶支架内部结构的无损检测分析,对组织工程支架设计制造和生物功能实现具有重要意义。提出用扫频光学相干层析成像技术(SS-OCT)对三维生物打印的水凝胶支架进行无损成像和定量分析。设计和打印了4种代表性结构的三维水凝胶支架。用高分辨SS-OCT成像系统重建并揭示了支架内部三维结构,识别出打印支架与设计结构的差异以及孔融合、孔变形、通道堵塞等打印缺陷。基于阈值分割和形态操作的自动分析算法,定量表征了支架的孔隙大小及分布、实体支撑尺寸、孔隙率和三维连通性等结构参数。研究证明,OCT技术可以为三维生物打印水凝胶支架的优化设计、过程控制、功能分析提供有力工具。

英文摘要:

Nondestructive investigation and analysis of the internal structure of three-dimensional(3D) bio-printed hydrogel scaffolds is very important for the design, fabrication, and biological functions of engineered tissue scaffolds. Swept- source optical coherence tomography(SS- OCT) is applied to nondestructive imaging and quantitative analysis of 3D bio-printed hydrogel scaffolds. 3D bio-printing technique is used to produce four representative designed geometries of hydrogel scaffolds. High-resolution SS-OCT visualizes the three-dimensional internal structure of the scaffolds, identifies the difference between the designed model and as- produced construction, and detects the printed defects such as fused pores, deformation of pores, breakages of flow channels.The automatic imaging analysis algorithms are developed to quantitatively characterize the pore size(PS) and its distribution, strut size(St S), volume porosity(VP), and pore interconnectivity(PC). It concludes that OCT may be a key tool for the design optimization, process refinement, function realization of 3D bio-printed hydrogel scaffolds.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849