CN109514846A - 一种生物cad/cam/3d打印综合成型系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统和方法，用于组织工程结构生物3D打印技术领域。通过采用含多喷嘴的同轴喷头装置，结合生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，利用气体辅助压力供料，由“时间‑压力”模型挤出成型工艺原理，经由控制系统控制成型台、三维运动机构的运动、喷射装置的喷料以及静电纺丝装置的喷料，实现多物质组分在三维支架空间定点定量挤出制作具有复杂外形轮廓的生物结构体支架，并能实现生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的多梯度打印，对组织工程支架的复杂梯度制备具有重要意义。该系统具有可控性好、高度自动化、简单可靠、工艺性好、生产成本低、安全性高、易于维护与清洗等优点。

Description

一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统和方法

技术领域

本发明涉及一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统和方法，用于组织工程结构生物3D打印技术领域。

背景技术

生物3D打印是生命科学、材料科学、制造科学交叉融合的新兴产物，在生物体外构建具有一定生物功能的组织和器官，用于病损组织和器官的修复与替代。生物3D技术是以计算机三维模型为基础，通过离散-堆积的方法，将生物材料或细胞按仿生形态、生物体功能、细胞特定微环境等要求，用增材制造法打印出同时具有复杂结构与功能的生物三维结构、体外三维生物功能体、再生医学模型等生物医学产品的3D打印技术，该技术在生命科学领域的应用日益广泛，现已成为21世纪最具发展潜力的前沿技术之一。

组织工程研究的主要内容为细胞、生物材料、生长因子以及构建组织结构的技术与方法。首先，细胞在组织工程支架上的粘附和生长一直以来是这一领域的研究热点，实现了细胞的良性生长，组织工程结构才可能具有临床意义。近年来，生物学研究已由单细胞培养逐渐转向多细胞联合培养的研究，以模拟组织结构在人体内的多细胞环境。其次，生物材料植入体内后发挥组织修复、功能重建作用，依赖于生物材料良好的组织相容性和生物活性。生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。此外，生长因子是具有诱导和刺激细胞增殖、维持细胞存活等生物效应的蛋白类物质,其对促进细胞增殖、组织或器官的修复和再生都具有重要的促进作用，是组织工程的重要影响因素。

构建复杂组织结构的技术也是组织工程研究的主要热点方向之一。人体内生物环境极其复杂，人工构建的再生支架若要发挥良好的功能，需要同时考虑支架的结构特征以及与细胞和生长因子之间的共同作用。在体外人工构建再生支架时，在支架内部构建出能够有效模拟组织内部血管网功能的微通道网络，对促进营养物质、生长因子和氧气的输送，以及细胞代谢产物（乳酸、二氧化碳、氢离子等）的排出具有重要作用，对促进再生支架有效血管化也具有重要意义。为使构建的人工组织及器官更贴近原生组织成分以及更好地模拟人体的实际生理微环境，对以上的内容的探索一直是近年来组织工程技术研究努力的方向。

在生物支架上进行多细胞培养时，为给细胞提供充分的营养物质、氧气和适宜生长粘附的空间，结构允许时一般多采用多孔支架。多孔支架成型工艺中，传统方法的工艺方法包括纤维粘合法、溶剂浇铸法/颗粒滤粒法、熔融法、气体发泡法、相分离法、烧结微球法等。由传统方法制备的生物支架因其力学强度较低、孔隙的相互贯通程度低、孔隙率与孔分布的可控性差等原因，直接影响细胞的在支架上的粘附增殖和组织血管化。

在生物结构体支架成型过程中：

按供料的喷射方式，可以将供料分为离散喷射式喷头与连续喷射式喷头。离散性喷射可以将液体材料离散成微点进行喷射打印，具有良好的调节性和启停响应，主要适合喷射打印粘性低、流动性好的液体材料。离散性喷射的方法挤出的材料单元很小，是一种数字化程度更高的成型过程；而对于连续性喷射，由于离散式喷头成型材料的限制，若成型材料为粘性大的粘稠态材料，很多供料系统难以将材料以离散的形式喷射出来，则需要采用连续式喷射的方式。

按材料（药物、细胞、活性因子等功能性物质）加载方式：

（1）支架主体材料与功能性物质混合挤出；

（2）先成型支架材料然后后期加载/移植功能性物质；

（3）多种工艺（供料）的复合，实现支架材料与功能性物质的相互搭接。

几种功能性物质的加载方式适时性弱、可控性差，不利于在整个结构体支架成型过程中的空间定点定量的控制。

两种喷射方式相结合的具体工艺流程为：

1）通过生物CAD系统，将医学CT图像进行三维重建，并配合临床上的实际需要进行缺损修正与缺损重构得到具有缺损外形的STL模型文件。

2）通过生物CAM系统对生物CAD系统处理后得到带有多种标志信息（芯层喷头的切换、离散脉冲持续的时间、电纺工艺的添加）的成型加工路径文件，即生成最终的Gcode文件。

3）选择实验的材料，分别按照合适的比例配制溶液，制成备用。

4）将材料加入到成型设备的各喷头的无菌注射器中，有生物3D打印综合成型系统来控制三轴、各喷嘴以及多种工艺的协调配合。在常温成型室中，从喷头中出来的材料凝固且相互粘接在一起，堆积成三维生物结构体支架。

梯度功能材料在生物3D打印领域以及生物材料研究领域有着非常重大的研究价值，其特点在于，材料微观组织结构和功能呈连续性变化，材料内部没有明显的界面，能最大程度地发挥各组分材料的功能以适应使用环境的要求。生物3D打印中，通过改变两种或多种生物材料、细胞以及生长因子等，从而实现生物材料的梯度打印以满足多浓度和多组分等需求。

人体中的组织或器官，形状各异、内部成分多样，且相互影响与联系。解决缺损组织、器官修复是社会发展和人类健康迫切需要解决的民生问题，原有的生物结构体支架成型工艺已无法满足日益发展的医学技术新需求。内含多喷嘴的同轴喷头机械结构，通过气体辅助压力供料由“时间-压力”模型实现壳层粘稠性较大纤维的连续挤出与芯层多个喷头离散喷射液滴，将两种喷射方式相结合，实现多物质组分在三维支架空间定点定量挤出从而制作具有复杂外形轮廓的生物结构体支架。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统和方法，通过气体辅助压力供料由“时间-压力”模型实现壳层粘稠性较大纤维的连续挤出与芯层多个喷头离散喷射液滴，将两种喷射方式相结合，并与静电纺丝工艺进行复合。整套装置具有简单可靠、自动化程度高、可控性好、工艺性好、生产成本低、安全性高、易于维护与清洗等优点，且能实现多种功能性物质的空间定点定量的加载，成型具有复杂三维结构多物质组分的生物结构体支架。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，包括三维运动机构、喷射装置、静电纺丝装置、成型台和控制及数据处理系统；所述喷射装置设置在三维运动机构中的Z1轴运动机构上，能够随一个沿Z1轴运动滑块上下滑动；所述静电纺丝装置安装在三维运动机构中的Z2轴运动机构上，能够随一个沿Z2轴运动滑块上下滑动；所述成型台安装在三维运动机构中的X轴运动机构上，能够随一个沿X轴的运动滑块前后移动；所述控制及数据处理系统分别连接喷射装置以及控制三维运动机构的电机。

所述三维运动机构由一个X轴运动机构、一个Y轴运动机构、一个Z1轴运动机构和一个Z2轴运动机构联接成一体，所述Z1轴运动机构通过其上的横梁与喷射装置连接，所述Z2轴运动机构通过其上的横梁与静电纺丝装置连接。

所述喷射装置采用内含多喷嘴的同轴喷头装置，所述同轴喷头装置包括下定位板、下支撑板、上支撑板、上定位板、注射器活塞筒体、芯壳层筒套连接棍、芯层针筒套、螺栓、壳层针筒套、橡胶套筒、紧固螺钉、同轴喷头支撑板块、紧固螺栓、喷头装置总出料口针头、芯层90°弯的供料针头、流体上通道、流体下通道，所述同轴喷头支撑板块一端通过紧固螺钉固定在横梁上，另一端通过紧固螺栓与下支撑板、上支撑板固定连接，一个壳层供料的注射器活塞筒体竖直放置在壳层针筒套内，三个芯层供料的注射器活塞筒体与此壳层供料的注射器活塞筒体成90°水平沿圆周均匀布置在三个芯层针筒套内，所述三个芯层针筒套与壳层针筒套之间通过芯壳层筒套连接棍和螺栓连接，在壳层针筒套上方设置有橡胶套筒，共同对一个壳层供料的注射器活塞筒体和3个芯层供料的注射器活塞筒体构成约束，实现注射器活塞筒体在空间上相对横梁是固定状态；所述流体上通道与流体下通道连接，并通过下定位板和上定位板定位，流体上通道上端连接壳层供料的注射器活塞筒体，流体下通道的下端连接喷头装置总出料口针头，三个芯层90°弯的供料针头的一端分别连接三个芯层供料的注射器活塞筒体并由下支撑板、上支撑板夹紧，其针尖端插入流体上通道与流体下通道之间，使得芯壳层所有材料最后经由喷头装置总出料口针头挤出；四个注射器活塞筒体通过四根连接管注入材料，并由总气泵分别经由电磁阀、调压阀提供供料压力，此时将壳层材料连续挤出，并将芯层材料定时定量地添加挤出至壳层纤维丝中，从而实现芯层材料定点定量的加载；通过控制和调节四个注射器活塞筒体的喷射材料与喷射速度参数，控制打印材料的成分与浓度以实现组织工程支架的多组分梯度打印。

所述控制及数据处理系统由生物CAD、生物CAM以及生物3D打印综合成型三个软件系统联接一个控制系统，控制系统联接控制喷射装置中的调压阀、电磁阀和三维运动机构中的电机。

所述静电纺丝装置由微量泵、静电纺丝供料针筒、静电纺丝注射器针头、高压电源及控制器组成，横梁与微量泵固定连接，微量泵上安装注射器活塞筒体，静电纺丝供料针筒匹配静电纺丝注射器针头。

一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型方法，利用上述的生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统进行操作，实现多物质组分在三维支架空间定点定量挤出，从而制作具有复杂外形轮廓的生物结构体支架，操作步骤如下：

a．利用生物CAD系统将CT扫描得到的DICOM数据文件重建得到缺损的三维模型，对缺损模型边缘根据临床手术实际要求进行缺损修正，继而经行缺损重构得到适合临床需求的STL模型；

b.利用生物CAM系统将由生物CAD系统传送过来具有特殊外观的STL模型进行分层并得到初步的路径信息，继而对各层的路径信息根据需要，手动添加支架成型过程中点、线或者各个区域需要的药物、活性因子、以及电纺丝工艺需求等标志信息，最终生成带有各种标志信息的Gcode文件；

c.根据需要分别将支架主体材料与功能性材料置入壳层供料和芯层供料的针筒中，将用于静电纺丝工艺电纺的微观尺度的材料置于静电纺丝供料针筒中；

d.将准备好的针筒分别装入同轴喷头装置与微量泵上面，并装配到整个三维运动机构中；通过气泵经调压阀、电磁阀给多喷头的同轴喷头装置中四个针筒实现“时间-压力”型供料；用微量泵的控制器来控制对应供料针筒中的输出液流的速度；

e．利用生物3D打印综合成型系统，将生物CAM系统生成的Gcode文件、高压电源的电纺参数分别加载至各自控制器中，调整Z1轴初始的成型高度，发出运行指令，通过载入的Gocde指令使整个成型系统运行平台实现具有复杂外形轮廓多组分在三维支架空间定点定量挤出的生物结构体支架制作，以及实现生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的多梯度打印。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明实现了离散喷射与连续喷射相结合的喷射方式，利于功能性组分（细胞、生长因子）在空间上定点定量的加载；

2.本发明实现了生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的梯度打印，对组织工程支架的梯度制备具有重要意义。

3.本发明实现了一个壳层同时与三个芯层90°弯的针头实现同轴挤出，利于成型的生物体结构体支架至少包含一种以上的组分。

4.对于支架成型的编程控制来说，芯层物质的加载只须通过控制每个气体管路中电磁阀的通断，不受喷头位置参数的影响。

5.本发明实现了从DICOM文件的输入到具有缺损部位形貌特征以及多组分材料的生物结构体支架的制作流程，即从生物CAD至生物CAM以及最后的成型加工的一体化成型。

6.本发明实现内含多喷嘴的同轴喷头挤出成型工艺与静电纺丝工艺的复合，制备出了具有多尺度的生物结构体支架。

综上所述，本发明所述系统利用含多喷嘴的同轴喷头喷射装置、静电纺丝装置、三维运动机构以及控制系统通过气体辅助压力供料由“时间-压力”模型实现壳层粘稠性较大纤维的连续挤出与芯层多个喷头离散喷射液滴，两种喷射方式相结合，从而实现具有复杂外形轮廓多组分在三维支架空间定点定量挤出的生物结构体支架制作，以及实现生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的多梯度打印。该系统具有结构简单可靠、自动化程度高、易控制、安全性高、易于维护与清洗等优点。

附图说明

图1是本发明生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统的实施例结构示意图。

图2是含多喷嘴的同轴喷头喷射装置的结构示意图。

图3是喷射装置芯层90°弯的定位以及夹紧结构示意图。

图4是喷射装置芯壳层的结构示意图。

图5是“时间-压力”型供料系统示意图。

图6是本发明方法的简易工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图及优选实施例进行详细说明本发明的具体结构、工作原理及工作过程：

参见图1~图4，一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，包括三维运动机构Ⅰ、喷射装置Ⅱ、静电纺丝装置Ⅳ、成型台8和控制及数据处理系统Ⅲ；所述喷射装置Ⅱ设置在三维运动机构Ⅰ中的Z1轴运动机构3上，能够随一个沿Z1轴运动滑块上下滑动；所述静电纺丝装置Ⅳ安装在三维运动机构Ⅰ中的Z2轴运动机构4上，能够随一个沿Z2轴运动滑块上下滑动；所述成型台8安装在三维运动机构Ⅰ中的X轴运动机构1上，能够随一个沿X轴的运动滑块前后移动；所述控制及数据处理系统Ⅲ分别连接喷射装置Ⅱ以及控制三维运动机构Ⅰ的电机。

所述三维运动机构Ⅰ由一个X轴运动机构1、一个Y轴运动机构2、一个Z1轴运动机构3和一个Z2轴运动机构4联接成一体，所述Z1轴运动机构3通过其上的横梁5与喷射装置Ⅱ连接，所述Z2轴运动机构4通过其上的横梁5与静电纺丝装置Ⅳ连接。

所述喷射装置Ⅱ采用内含多喷嘴的同轴喷头装置7，所述内含多喷嘴的同轴喷头装置7，包括下定位板9、下支撑板10、上支撑板11、上定位板12、注射器活塞筒体13、芯壳层筒套连接棍14、芯层针筒套15、螺栓16、壳层针筒套17、橡胶套筒18、紧固螺钉19、同轴喷头支撑板块20、紧固螺栓21、喷头装置总出料口针头22、芯层90°弯的供料针头23、流体上通道24、流体下通道25，所述同轴喷头支撑板块20一端通过紧固螺钉19固定在横梁5上，另一端通过紧固螺栓21与下支撑板10、上支撑板11固定连接，一个壳层供料的注射器活塞筒体13竖直放置在壳层针筒套17内，三个芯层供料的注射器活塞筒体13与此壳层供料的注射器活塞筒体13成90°水平沿圆周均匀布置在三个芯层针筒套15内，所述三个芯层针筒套15与壳层针筒套17之间通过芯壳层筒套连接棍14和螺栓16连接，在壳层针筒套17上方设置有橡胶套筒18，共同对一个壳层供料的注射器活塞筒体13和3个芯层供料的注射器活塞筒体13构成约束，实现注射器活塞筒体13在空间上相对横梁5是固定状态；所述流体上通道24与流体下通道25连接，并通过下定位板9和上定位板12定位，流体上通道24上端连接壳层供料的注射器活塞筒体13，流体下通道25的下端连接喷头装置总出料口针头22，三个芯层90°弯的供料针头23的一端分别连接三个芯层供料的注射器活塞筒体13并由下支撑板10、上支撑板11夹紧，其针尖端插入流体上通道24与流体下通道25之间，使得芯壳层所有材料最后经由喷头装置总出料口针头22挤出；四个注射器活塞筒体13通过四根连接管注入材料，并由总气泵分别经由电磁阀、调压阀提供供料压力，此时将壳层材料连续挤出，并将芯层材料定时定量地添加挤出至壳层纤维丝中，从而实现芯层材料定点定量的加载；通过控制和调节四个注射器活塞筒体13的喷射材料与喷射速度参数，控制打印材料的成分与浓度以实现组织工程支架的多组分梯度打印，如图5所示。

所述控制及数据处理系统Ⅲ由生物CAD、生物CAM以及生物3D打印综合成型三个软件系统26联接一个控制系统，控制系统联接控制喷射装置Ⅱ中的调压阀、电磁阀和三维运动机构Ⅰ中的电机。

所述静电纺丝装置Ⅳ由微量泵6、静电纺丝供料针筒27、静电纺丝注射器针头28、高压电源及控制器组成，横梁5与微量泵6固定连接，微量泵6上安装静电纺丝供料针筒27，静电纺丝供料针筒27匹配静电纺丝注射器针头28。

如图6所示，一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型方法，利用上述的生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统进行操作，实现多物质组分在三维支架空间定点定量挤出，从而制作具有复杂外形轮廓的生物结构体支架，操作步骤如下：

a．利用生物CAD系统将CT扫描得到的DICOM数据文件重建得到缺损的三维模型，对缺损模型边缘根据临床手术实际要求进行缺损修正，继而经行缺损重构得到适合临床需求的STL模型；

b.利用生物CAM系统将由生物CAD系统传送过来具有特殊外观的STL模型进行分层并得到初步的路径信息，继而对各层的路径信息根据需要，手动添加支架成型过程中点、线或者各个区域需要的药物、活性因子、以及电纺丝工艺需求等标志信息，最终生成带有各种标志信息的Gcode文件；

c.根据需要分别将支架主体材料与功能性材料置入壳层供料和芯层供料的注射器活塞筒体13中，将用于静电纺丝工艺电纺的微观尺度的材料置于静电纺丝供料针筒中；

d.将准备好的注射器活塞筒体分别装入同轴喷头装置7与微量泵6上面，并装配到整个三维运动机构Ⅰ中；通过气泵经调压阀、电磁阀给多喷头的同轴喷头装置7中四个注射器活塞筒体13实现“时间-压力”型供料；用微量泵6的控制器来控制对应供料针筒中的输出液流的速度；

e．利用生物3D打印综合成型系统，将生物CAM系统生成的Gcode文件、高压电源的电纺参数分别加载至各自控制器中，调整Z1轴初始的成型高度，发出运行指令，通过载入的Gocde指令使整个成型系统运行平台实现具有复杂外形轮廓多组分在三维支架空间定点定量挤出的生物结构体支架制作，以及实现生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的多梯度打印。

Claims (6)

1.一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，其特征在于，包括三维运动机构（Ⅰ）、喷射装置（Ⅱ）、静电纺丝装置（Ⅳ）、成型台（8）和控制及数据处理系统（Ⅲ）；所述喷射装置（Ⅱ）设置在三维运动机构（Ⅰ）中的Z1轴运动机构（3）上，能够随一个沿Z1轴运动滑块上下滑动；所述静电纺丝装置（Ⅳ）安装在三维运动机构（Ⅰ）中的Z2轴运动机构（4）上，能够随一个沿Z2轴运动滑块上下滑动；所述成型台（8）安装在三维运动机构（Ⅰ）中的X轴运动机构（1）上，能够随一个沿X轴的运动滑块前后移动；所述控制及数据处理系统（Ⅲ）分别连接喷射装置（Ⅱ）以及控制三维运动机构（Ⅰ）的电机。

2.根据权利要求1所述的一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，其特征在于，所述三维运动机构（Ⅰ）由一个X轴运动机构（1）、一个Y轴运动机构（2）、一个Z1轴运动机构（3）和一个Z2轴运动机构（4）联接成一体，所述Z1轴运动机构（3）通过其上的横梁（5）与喷射装置（Ⅱ）连接，所述Z2轴运动机构（4）通过其上的横梁（5）与静电纺丝装置（Ⅳ）连接。

3.根据权利要求1所述的一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，其特征在于，所述喷射装置（Ⅱ）采用内含多喷嘴的同轴喷头装置（7），所述同轴喷头装置（7）包括下定位板（9）、下支撑板（10）、上支撑板（11）、上定位板（12）、注射器活塞筒体（13）、芯壳层筒套连接棍（14）、芯层针筒套（15）、螺栓（16）、壳层针筒套（17）、橡胶套筒（18）、紧固螺钉（19）、同轴喷头支撑板块（20）、紧固螺栓（21）、喷头装置总出料口针头（22）、芯层90°弯的供料针头（23）、流体上通道（24）、流体下通道（25），所述同轴喷头支撑板块（20）一端通过紧固螺钉（19）固定在横梁（5）上，另一端通过紧固螺栓（21）与下支撑板（10）、上支撑板（11）固定连接，一个壳层供料的注射器活塞筒体（13）竖直放置在壳层针筒套（17）内，三个芯层供料的注射器活塞筒体（13）与此壳层供料的注射器活塞筒体（13）成90°水平沿圆周均匀布置在三个芯层针筒套（15）内，所述三个芯层针筒套（15）与壳层针筒套（17）之间通过芯壳层筒套连接棍（14）和螺栓（16）连接，在壳层针筒套（17）上方设置有橡胶套筒（18），共同对一个壳层供料的注射器活塞筒体（13）和3个芯层供料的注射器活塞筒体（13）构成约束，实现注射器活塞筒体（13）在空间上相对横梁（5）是固定状态；所述流体上通道（24）与流体下通道（25）连接，并通过下定位板（9）和上定位板（12）定位，流体上通道（24）上端连接壳层供料的注射器活塞筒体（13），流体下通道（25）的下端连接喷头装置总出料口针头（22），三个芯层90°弯的供料针头（23）的一端分别连接三个芯层供料的注射器活塞筒体（13）并由下支撑板（10）、上支撑板（11）夹紧，其针尖端插入流体上通道（24）与流体下通道（25）之间，使得芯壳层所有材料最后经由喷头装置总出料口针头（22）挤出；四个注射器活塞筒体（13）通过四根连接管注入材料，并由总气泵分别经由电磁阀、调压阀提供供料压力，此时将壳层材料连续挤出，并将芯层材料定时定量地添加挤出至壳层纤维丝中，从而实现芯层材料定点定量的加载；通过控制和调节四个注射器活塞筒体（13）的喷射材料与喷射速度参数，控制打印材料的成分与浓度以实现组织工程支架的多组分梯度打印。

4.根据权利要求1所述的一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，其特征在于，所述控制及数据处理系统（Ⅲ）由生物CAD、生物CAM以及生物3D打印综合成型三个软件系统（26）联接一个控制系统，控制系统联接控制喷射装置（Ⅱ）中的调压阀、电磁阀和三维运动机构（Ⅰ）中的电机。

5.根据权利要求1所述的一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统，其特征在于，所述静电纺丝装置（Ⅳ）由微量泵（6）、静电纺丝供料针筒（27）、静电纺丝注射器针头（28）、高压电源及控制器组成，横梁（5）与微量泵（6）固定连接，微量泵（6）上安装静电纺丝供料针筒（27），静电纺丝供料针筒（27）匹配静电纺丝注射器针头（28）。

6.一种生物CAD/CAM/3D打印综合成型方法，利用上述的生物CAD/CAM/3D打印综合成型系统进行操作，实现多物质组分在三维支架空间定点定量挤出，从而制作具有复杂外形轮廓的生物结构体支架，其特征在于，操作步骤如下：

a．利用生物CAD系统将CT扫描得到的DICOM数据文件重建得到缺损的三维模型，对缺损模型边缘根据临床手术实际要求进行缺损修正，继而经行缺损重构得到适合临床需求的STL模型；

b.利用生物CAM系统将由生物CAD系统传送过来具有特殊外观的STL模型进行分层并得到初步的路径信息，继而对各层的路径信息根据需要，手动添加支架成型过程中点、线或者各个区域需要的药物、活性因子、以及电纺丝工艺需求等标志信息，最终生成带有各种标志信息的Gcode文件；

c.根据需要分别将支架主体材料与功能性材料置入壳层供料和芯层供料的注射器活塞筒体（13）中，将用于静电纺丝工艺电纺的微观尺度的材料置于静电纺丝供料针筒中；

d.将准备好的注射器活塞筒体分别装入同轴喷头装置（7）与微量泵（6）上面，并装配到整个三维运动机构（Ⅰ）中；通过气泵经调压阀、电磁阀给多喷头的同轴喷头装置（7）中四个注射器活塞筒体（13）实现“时间-压力”型供料；用微量泵（6）的控制器来控制对应供料针筒中的输出液流的速度；

e．利用生物3D打印综合成型系统，将生物CAM系统生成的Gcode文件、高压电源的电纺参数分别加载至各自控制器中，调整Z1轴初始的成型高度，发出运行指令，通过载入的Gocde指令使整个成型系统运行平台实现具有复杂外形轮廓多组分在三维支架空间定点定量挤出的生物结构体支架制作，以及实现生物材料、细胞、生长因子等多组分材料的多梯度打印。