3D生物打印是组织工程和器官再生领域的一项新技术,其工作原理是将分化后的细胞制成细胞悬浊液作为打印的原材料,根据CAD/CAM软件所设计的器官或组织三维模型,通过3D生物打印机定向的控制生物材料分发,层层叠加打印出具有活性的组织或器官结构模型。与传统的加工方法相比,3D生物打印技术具有多材料分发、复杂组织结构打印的优点。针对传统3D生物打印技术在打印过程中易出现材料挤出困难、细胞死亡等现象,提出了一种新型的具有包裹功能的3D生物打印装置研究策略,开展了喷头打印系统、辅助打印成型系统、环境控制系统、营养液供给系统等影响血管打印成型的关键技术的研究,这也是3D生物打印技术能否在血管打印方面成功应用的挑战。本文以海藻酸钠-明胶作为打印材料,提出了包裹打印的制造方法,并基于多材料3D生物血管打印机,进行人工血管结构的制造。论文的主要研究内容和成果归纳如下:（1）提出了新型的辅助打印制造方法,据此研制了具有多材料打印功能的3D生物血管打印机。该打印机具有独立运动的双喷头结构,可通过对喷头的独立控制来实现多种生物材料的有序分发;优化辅助打印成型夹持装置提高旋转杆打印的同轴度,并增加辅助打印成型装置的数量,可进行不同直径血管的同步打印;分析全浸润营养液供给系统、半浸润营养液供给系统和按需营养液供给系统对血管结构打印的作用,进一步优化营养液供给系统。（2）基于生物材料包裹性的打印需求,研制了可装配的同轴打印喷头,利用同轴挤出工艺实现材料的包裹挤出。基于计算流体动力学方法,建立新的喷头结构模型,根据喷头各部分结构之间的关系优化相关参数,使其满足血管结构打印的工艺需求;优化喷头结构,通过正交试验的方法,分析内径、外径和导程参数对生物材料挤出直径的影响并对参数进行优化,实现材料的可控挤出。（3）根据新型的3D生物血管打印装置进行血管结构打印的同步性研究,获得适用于管状结构制造的理论模型。利用海藻酸钠与明胶作为生物墨汁进行血管管状结构的打印,分析了辅助打印成型系统在血管打印方面的优势;基于3D生物血管打印机进行打印同步性理论分析和试验研究,实现了单层血管结构的打印,并进一步研究了打印工艺参数对血管效果的影响。（4）基于血管的基本组成结构,通过自主研发的3D生物血管打印机对多层血管结构、含细胞的血管结构以及复杂血管结构进行理论和试验研究,得到了多层管状结构打印的理论模型,为进行多层血管结构制造提供理论支撑;实现了含细胞的血管结构制造,经3D生物血管打印机分发的细胞材料成活率达到90%;实现了复杂血管结构的制造,证明该打印机在血管再生领域具有广泛的应用前景。