專利名稱：：一種液體體系三維打印系統可打印性能的測定方法
技術領域：
：本發明屬生物醫藥
技術領域：
，特別是涉及一種液體體系在三維打印系統中可打印性能的測定方法。
背景技術：
：由麻省理工學院Sachs等(USpatent,NO.5204055,1993)人首先提出的三維打印(ThreeDimensionalPrint,3DP)成形技術依據"逐層打印，層層疊加"的概念來制備具有特殊外型或復雜內部結構的物體。該技術以粉末為材料、加工過程非常靈活、成形速度快、運行費用低且可靠性高，是快速成形行業中最有生命力的新技術之一。該技術的關鍵設備-——三維打印機一般由計算機終端、粉末處理系統(包括粉末喂料、鋪層及回收)、噴頭與粘接劑供給裝置、精密平臺及移動裝置組成。3DP成形技術具有傳統制造業上從未有過的高度加工靈活性，無須傳統粉末加工成型中的各種工具，不受任何幾何形狀的限制。由于噴涂的位置、噴涂次數、噴涂速度都可以隨意控制；不同的材料可以通過不同噴頭噴涂；噴涂物質可以是溶液、懸浮液、乳液及熔融物質等，因此3DP成形技術可以很容易地控制局部材料組成、微觀結構及表面特性。同時由于將眾多傳統加工過程統一為在一臺機器上進行不斷重復粘結這樣一個過程，易于設計研究，向工業生產轉化過程中不存在規模化的問題,能節約大量時間和資金，真正的體現快速成形技術的優勢。與其他快速成形技術相比，3DP成形技術有其獨特優勢與激光選擇性燒結相比，設備制造成本和工藝運行成本都要低很多；與熔融沉積相比，可以在常溫下操作，運行更方便可靠；采用噴射粘結的方式避免了采用激光或加熱熔融的方式，不會影響活性成分的活性。正因如此，三維打印成形技術從出現那一刻起，便在藥劑學領域開始了各種各樣的應用研究。然而，由于本身是一種正在不斷完善與發展的技術，因此該技術在實際應用中，還存在一些亟待解決的問題。這些問題包括(l)黏結劑的可打印性能；(2)混合粉末的鋪層及被打印黏結成形性能；(3)DDS的黏結成形機理及其與DDS各項性能之間的關系。其中最為關鍵的問題就是液體黏結劑的可打印性能(YuDeng-g,ZhuLi-min，Branford-WhiteC.JPharmSci.DOI:10.1002/jps.21284)。另一方面，在3DP成形技術的發展過程中，研究人員先后將按需滴落熱氣泡式噴頭、壓電式噴頭和連續偏轉式噴頭等應用于3DP系統之中，以適應不同形式粘結劑打印的需3要。而反過來研究黏結劑的可打印性，以適應3DP系統打印頭的研究非常少，對于以聚合物溶液為黏結劑的體系，僅有一些粘彈性液滴形成動力學和粘彈性噴射穩定性的相關研究。3DP打印過程中必須精確控制黏結劑液滴的噴射方向和形狀，才能獲得準確的打印量和高分辨率的打印精度。在三維打印的實踐應用中，發現最易出現問題的就是黏結劑的可打印性能否連續打印與準確計量、打印精度、打印定位、能否高速打印等，這些都與黏結劑的性能密切相關。而在黏結劑的各項性能中，流變性能非常重要，只有合適的粘度，才能保證黏結劑的穩定流動和噴射打印。因此建立液體黏結劑的流變學性能與可打印性能之間的關系，通過流變性能評判鑒定液體黏結劑的3DP可打印性對3DP成形技術的推廣應用將非常有價值，而這方面的研究與開發內容，國內外未見相關報道。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種評判鑒定液體體系在三維打印系統中的可噴涂打印性能與打印效果以及它們之間關系的方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種液體體系在三維打印系統中可打印性能的測定方法，包括定性測試與定量測試兩部分，其特征在于所述的定性部分包括目測觀察黏結劑噴涂情況，是否堵塞打印頭噴嘴、能否穩定、持續打印；在定性測試可行的基礎上進行定量打印測試，包括單位時間打印量是否精確，打印線間距即打印精度；前者釆用與3DP系統粉末床相連的萬分之一天平測定，后者通過將微乳液打印于混合鋪層粉末上，對所得含熒光素鈉的單層薄片，用熒光顯微鏡觀察，測定打印成形精度。所述的定量測試包括測定液體體系的穩態和動態流變特征，穩態流變特征包括表觀黏度；動態流變特征包括動態線性粘彈范圍。所述的穩態流變特征參數表觀黏度的范圍在030cps之間。所述的穩態流變特征參數表觀黏度的范圍在520cps之間。本發明提供將流變儀測定的體系流變性能的一些關鍵參數與3DP打印效果相關聯，進而用于評判液體體系的3DP可打印性方法；關鍵參數包括表觀黏度、動態線性粘彈區等。有益效果本發明通過建立液體黏結劑的流變學性能與可打印性能之間的關系，使流變性能評判鑒定液體黏結劑的3DP可打印性對3DP成形技術的推廣應用具有實用價值。圖1三維打印技術工藝過程示意圖2壓電式按需滴落噴頭；圖3微乳表觀黏度與剪切速率關系；圖4動態膜量與剪切應力關系。具體實施例方式下面結合具體實施例，進一歩闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例l:超聲方法制備微乳液將布洛芬與大豆磷脂按1:1:3的比例在超聲的條件下溶于含0.5%冰片和0.1%熒光素的丙二醇中制備油相。分別按l:l、1:2、1:5(w:w)的比率將油相在攪拌條件下滴加到0.1MpH7.4的磷酸鹽緩沖溶液中，配制載藥微乳體系。將大豆磷脂按1:3的比例在超聲的條件下溶于含0.5%冰片和0.1%熒光素的丙二醇中制備油相，按l:2比率在攪拌條件下滴加到0.1MpH7.4的磷酸鹽緩沖溶液中，配制無藥的空白對照微乳體系。實施例2:微乳液的流變性能測試采用美國ta公司生產的ares型流變儀中同軸圓筒型方式對載藥微乳的流變性能進行穩態和動態測試，樣品的測試溫度為25°C。穩態流變行為測試模式為Continuousrampflow。動態應變、動態頻率掃描測試模式分另U為Dynamicstrainsweeptest,Dynamicfreauencysweeptest,表征物理量分另ll是彈性儲能模量(G')、黏性損耗模量(G")。由圖3可知，隨著油水比的降低，微乳表觀黏度降低。除油水比為1:5的載藥微乳體系外，其余微乳的表觀黏度在0.14.0s-l剪切速率之間具有剪切依賴性，微乳表現為具有剪切稀化特性的偽塑性非牛頓流體。在4.0100s-l剪切速率之間，微乳表觀黏度與剪切沒有依賴性，這時微乳表現為牛頓流體。而油水比為l:5的載藥微乳始終表現為牛頓流體。對比載藥微乳與空白微乳，僅在極低剪切速率下，表觀黏度有差異，因此載藥對微乳穩態流變性能的影響很小，而微乳中油相的含量對微乳穩態流變性能的影響較大。幾種微乳液的動態模量在相當寬的應變范圍內基本上沒有較大變化，表明微乳液的動態線性黏彈范圍較大，有利于穩定打印。彈性儲能模量G'、黏性耗能模量G"隨頻率的增大而稍增大。由于微乳體系的高度分散性，表現出較小的動態模量。在相同的測定頻率情況下，體系的G'和G"值均隨油相濃度增大而增大，即油相濃度越高，體系的彈性和黏性越強，表明乳液濃度影響體系的黏彈性能。實施例3:3DP系統可打印性測試3DP系統可打印性測試包括定性測試與定量測試兩部分，定性部分包括目測觀察黏結劑被噴涂情況，是否堵塞打印頭噴嘴、能否穩定、持續打印。在定性測試可行的基礎上進行定量打印測試，包括單位時間打印量是否精確，打印線間距(打印精度)。前者采用與3DP系統粉末床相連的萬分之一天平測定，后者通過將微乳液打印于混合鋪層粉末(乳糖羥丙基甲基纖維素聚乙烯吡咯垸酮:二氧化硅的重量比為40:30:29:1)上，對所得含熒光素鈉的單層薄片，用熒光顯微鏡觀察(放大倍數為800，激發波長492nm，曝光時間ls)打印成形精度。幾種微乳都能夠通過壓電噴頭進行連續噴涂打印，沒有出現打印頭噴嘴堵塞現象。由于微乳液體系的動態線性黏彈范圍較大，表明在較大的范圍內外加剪切力不會影響微乳結構的穩定性，因此不會導致乳粒聚結而堵塞打印頭噴嘴。四種微乳液的5分鐘打印量和打印精度如表1所示。從中可以看出油水比1:1和1:2的載藥微乳、l:2的空白微乳的打印效果相差較小，只有油水比1:5的載藥微乳，打印量均差大，而打印精度低，前者可能是因為黏度較小，液滴容易滑落或片噴涂液滴成形不佳。后者除了打印液滴原因外，則更可能主要因為液體黏度小而使得由于毛細管效應所引起的黏結劑遷徙現象嚴重。一般應保持在0.320mp"s之間。本結果說明微乳黏度保持在5mpas以上，更有利于獲得較好的打印效果。實施例4:藥物溶液的3DP系統可打印性測試配制不同質量濃度(1%、10%、50%)的馬來酸氯苯鈉敏，并加入1%的丙三醇，然后按實施例2測定其流變性能，按實施例3測試其在3DP系統中的可打印性能。動態模量與藥物含量關系不大，表觀黏度略有增加，所有藥物溶液均可以順利穩定并準確噴涂打印。實施例5:懸浮液的3DP系統可打印性測試在含5。/。PVP和1%的丙三醇的水溶液中加入過量布洛芬(顆粒直徑小于2ixm)，配制載藥物懸浮液(含藥量10%、20%、30%w/w)，然后按實施例2測定其流變性能，按實施例3測試其在3DP系統中的可打印性能。對于載藥量30%的懸浮液，表觀黏度及動態模量波動較大，顆粒容易沉積，不能連續打印；另外兩種懸浮液有一定線性黏彈區，黏度在30cps以下，能夠順利穩定并準確噴涂打印。實施例6:聚合物溶液的3DP系統可打印性測試在丙酮中配制不同聚合物質量含量(1%、5%、10%、20%)的EudragitRSPO溶液，然后按實施例2測定其流變性能，按實施例3測試其在3DP系統中的可打印性能。出20%含量的EudragitRSPO溶液黏度過大，溶液形成液滴彗尾，不能準確噴涂外，另外兩種都可以準確噴涂。表1微乳的單位時間打印量和打印精度<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種液體體系在三維打印系統中可打印性能的測定方法，包括定性測試與定量測試兩部分，其特征在于所述的定性部分包括目測觀察黏結劑噴涂情況，是否堵塞打印頭噴嘴、能否穩定、持續打印；在定性測試可行的基礎上進行定量打印測試，包括單位時間打印量是否精確，打印線間距即打印精度；前者采用與3DP系統粉末床相連的萬分之一天平測定，后者通過將微乳液打印于混合鋪層粉末上，對所得含熒光素鈉的單層薄片，用熒光顯微鏡觀察，測定打印成形精度。2.根據權利要求1所述的一種液體體系三維打印系統可打印性能的測定方法，其特征在于所述的定量測試包括測定液體體系的穩態和動態流變特征，穩態流變特征包括表觀黏度；動態流變特征包括動態線性粘彈范圍。3.根據權利要求2所述的一種液體體系三維打印系統可打印性能的測定方法，其特征在于所述的穩態流變特征參數表觀黏度的范圍在030cps之間。4.根據權利要求2或3所述的一種液體體系三維打印系統可打印性能的測定方法，其特征在于所述的穩態流變特征參數表觀黏度的范圍在520cps之間。全文摘要本發明屬生物醫藥
技術領域：
，特別是涉及一種液體體系在三維打印系統中可打印性能的測定方法，包括定性測試與定量測試兩部分，所述的定性部分包括目測觀察黏結劑噴涂情況，是否堵塞打印頭噴嘴、能否穩定、持續打印；在定性測試可行的基礎上進行定量打印測試，包括單位時間打印量是否精確，打印線間距即打印精度；前者采用與3DP系統粉末床相連的萬分之一天平測定；后者通過將微乳液打印于混合鋪層粉末上，對所得含熒光素鈉的單層薄片，用熒光顯微鏡觀察，測定打印成形精度。本發明通過建立液體黏結劑的流變學性能與可打印性能之間的關系，使流變性能評判鑒定液體黏結劑的3DP可打印性對3DP成形技術的推廣應用具有實用價值。文檔編號B41J2/01GK101439584SQ2008100422公開日2009年5月27日申請日期2008年8月29日優先權日2008年8月29日發明者余燈廣,朱利民,李雪蓮,申夏夏申請人:東華大學