生物3D打印技术（3D bioprinting）是一种将3D打印运用于生物工程领域所发展出的新兴技术。本文基于挤出式3D打印技术,设计并制作挤出式生物3D打印机及配套冷冻平台,与GelMA为主要材料的生物墨水构建一套挤出式生物3D打印系统,对整套系统的打印性能,生物墨水的力学性能和生物学性能进行初步的探索研究。首先通过3D建模软件对挤出式生物3D打印机进行前期设计,优化设计方案。打印机整体框架使用铝型材搭建,采用注射泵控制生物墨水挤出速度。经过实验验证,该打印机能够完成生物墨水的挤出打印。利用Comsol模拟软件,模拟计算冷冻平台制冷源半导体陶瓷片在理论条件下的制冷功率。根据模拟结果和散热实验数据,冷冻平台采用一片TEC1-127XX型半导体陶瓷片作为制冷源,使用冰水混合物散热。冷冻平台制冷温度范围:0℃—-20℃;工作台面积为100mm*100mm;温度控制精度:±0.05℃。探究不同紫外交联时间对GelMA生物墨水中细胞存活率和交联成型后水凝胶支架弹性模量的影响。实验结果显示,使用120S交联时间时细胞存活率仍能保证在99%左右并在细胞增殖实验中有良好的表现,同时水凝胶支架弹性模量不再随紫外交联时间变长而增大。为了提高GelMA生物墨水成胶以后的力学性能,在GelMA生物墨水中加入海藻酸钠（SA）。探究GelMA+海藻酸钠（SA）生物墨水的流变性能,成胶后水凝胶支架的力学性能以及水凝胶支架的表面形貌,溶胀率和降解率。通过实验结果得出结论GelMA+SA组分生物墨水具有良好的流变性能和剪切变稀性,交联成胶后的水凝胶支架具有高孔隙率,生物学性优异,值得探究其最佳打印工艺参数。为了进一步提高生物墨水挤出打印性能和成胶后水凝胶支架的力学性能,在5%GelMA+2%SA组分生物墨水中加入一定质量分数羟基磷灰石（nHAP）。对GelMA+海藻酸钠（SA）+羟基磷灰石（nHAP）生物墨水进行探究。实验结果显示,在生物墨水中加入羟基磷灰石（nHAP）,成胶后水凝胶支架弹性模量随着羟基磷灰石（nHAP）质量分数的增大而增大,生物墨水粘弹性有一定增大但随着羟基磷灰石的含量提高生物墨水粘弹性变化不大,同时随着羟基磷灰石（nHAP）浓度增加对细胞的增殖生长抑制越明显。以生物墨水浓度,墨水挤出速度,挤出针头移动速度,不同型号针头为变量对GelMA+海藻酸钠（SA）生物墨水进行挤出实验。实验结果表明,GelMA+海藻酸钠（SA）生物墨水粘度主要取决于海藻酸钠（SA）浓度,粘度较高的生物墨水适合选用针头内径较大的挤出针头,较慢的挤出针头移动速度和稍大的挤出速度,粘度较低的生物墨水适合选用针头内径较小的挤出针头,较快的挤出针头移动速度和较小的挤出速度,不同的生物墨水适用于不同的打印工艺参数。向GelMA生物墨水中添加一定体积分数乙二醇作为渗透冷冻保护剂和一定质量分数海藻糖/乳糖/棉子糖作为非渗透冷冻保护剂,开发一种能够使用于低温挤出生物打印并能够负载细胞低温冻存的生物墨水。实验结果表明在GelMA生物墨水中添加乙二醇和海藻糖/乳糖/棉子糖后细胞冻存存活率大大提升,-80℃冻存15天以后细胞最高存活率能达到73%左右。