心血管疾病的发病率和致死率高,心血管组织工程学被视为降低心血管疾病致死率的最佳途径,但传统血管组织工程方法在构建直径小于6 mm的小血管时,因无法兼顾血栓、再狭窄和内膜增生等问题遭遇发展瓶颈,3D生物打印技术有望解决在模拟天然血管制造管状组织的局限性。目前3D生物打印常用来构建管状结构的方法都存在一些问题:牺牲层法成型分辨率低,难以用于成型小的内径;内模板法打印的管状结构存在上下管径不均匀、打印沉积长度过短且难以制备小直径支架等弊端;同轴喷嘴辅助3D生物打印对生物墨水种类性能限制颇多。鉴于此,本文通过对打印水凝胶材料在喷嘴中的打印压力造成的剪切力分布梯度与微观孔结构取向的相关性研究,实现了增大打印压力改变管状孔结构并成功直接挤出小直径中空管状结构的目标。同时,本文通过优化打印材料和改变打印参数实现小直径血管的3D打印,并对得到的小直径血管（生物墨水构建物）和小直径血管支架（打印后的冻干多孔结构）进行性能表征,揭示打印参数对打印结构与性能的相关性。主要研究内容如下:（1）将步进电机机械挤出系统与熔融沉积成型（FDM）打印机结合搭建小血管构建平台,其中自主设计并由原FDM打印机打印挤出系统的固定机架、多喷嘴打印喷头和内部无菌装置相关零件,改装完成后的3D生物打印机的打印参数范围满足本实验需求,活塞驱动装置得到简化,打印喷头具备多功能,打印机整体实现平稳运行。步进电机通过螺杆驱动的力转化到活塞推板上的压力可实现0-400 kPa。3D打印机喷头的打印速度可实现0-180 mm/s。（2）以卡拉胶（KC）为起始材料,引入海藻酸钠和水溶性碳纳米管对卡拉胶进行改性优化,制备不同共混配比的卡拉胶/海藻酸钠（KC-SA）和卡拉胶/海藻酸钠/碳纳米管（KC-SA-C）。KC-SA-1.0水凝胶的凝胶丝直径主要分布在1.0 mm至1.8 mm之间,KC-SA-C-0.3的凝胶丝直径主要分布在0.8 mm至1.2mm之间。这说明KC-SA-C-0.3水凝胶总体的可打印性优于KC-SA-1.0水凝胶。研究不同配比水凝胶的流变性能、可打印性,最终优选出可用于3D打印的共混配比KC-SA-1.0和KC-SA-C-0.3,也即含有1.0 w/v%海藻酸钠的KC-SA共混二元体系和含有0.3 w/v%碳纳米管的KC-SA-C共混三元体系。（3）用改装的3D生物打印机对优化组的水凝胶进行打印,改变3D打印参数探究不同打印压力对支架结构的影响,KC-SA-1.0和KC-SA-C-0.3组分打印结果表明打印的小直径血管支架因管外壁与中心受到的不同梯度的剪切力形成不同交联密度的孔结构,而且在35 kPa打印压力的作用下KC-SA-C-0.3可实现直接挤出小直径血管中空结构,所以优选出可用于小直径血管3D打印的组分为KC-SA-C-0.3进行性能表征。对不同打印压力制备的KC-SA-C-0.3小直径血管支架结构进行表征,包括化学结构、力学性能、溶胀性能、亲水性、降解性能等,揭示了打印压力对小直径血管支架孔结构的调控影响了相应的性能并验证了该支架结构的加工工艺可行性。（4）在KC-SA-C-0.3水凝胶中引入人脐静脉内皮细胞（生物墨水）,用改装的生物3D打印机对生物墨水进行打印。使用平均面积计算方法对打印的死HUVEs的分布进行统计,结果表明,不同打印压力的支架中、内、外三个区域细胞存活率依次降低,并且每个区域的差异约为5%。对不同打印压力制备的小直径血管生物相容性进行表征,包括细胞活力、细胞增殖、组织相容性、血液相容性等。表征结果揭示了打印压力增大细胞受到的损伤越大,但由此形成的小直径血管更明显的取向微观结构、更高孔隙率和更高的机械性能促进了后续的细胞生长和组织融合。KC-SA-C-15kPa、KC-SA-C-25kPa 和 KC-SA-C-35kPa 的溶血率分别为3.9%、3.7%和2.8%,均低于5%,三种材料的溶血率均符合生物医用材料的标准（5%）且相差不大。