一种3D打印用抗菌墨水及其制备方法与流程

本发明涉及一种3d打印用抗菌墨水及其制备方法，属于功能材料领域。

背景技术：

增材制造(am)，也被称为3d打印，已被广泛认为是一种革命性的制造技术，它在现代化设备，传感器以及人体组织和器官工程在内的广泛领域中具有广阔的前景。这种多功能性与专门设计的尺寸和形状以及制造灵活性和高效有关。除了量身定制的结构外，还可以通过将功能性化合物掺入墨水中来赋予对象定制化功能。

聚乳酸(pla)材料已成为替代传统石油基聚合物的最有前途和具备生物相容性聚合物之一，并已获得食品药品监督管理局(fda)批准用于各种人类临床和生态应用。从简单的溶液浇铸到先进的3d打印，以pla为基础的材料已通过多种技术用于制造二维膜和复杂的三维支架。但是，在现有文献(baran,e.h.&erbil,h.y.surfacemodificationof3dprintedplaobjectsbyfuseddepositionmodeling:areview.colloidinterfac.3,25,doi:10.3390/colloids3020043(2019).)中，pla材料主要基于通过熔融沉积成型(fdm)技术来实现3d打印。在fdm3d打印中，加热喷嘴将长丝熔化后挤出，在这个过程中所需要的高温会对后续加入墨水中的功能性材料的性能产生影响，例如：一些不耐高温的功能材料可能在熔合沉积过程中结构被破坏，无法发挥原有的功能。

目前，主要采用卤素基化合物作为抗菌剂，以有效地消除传染病原体中的致死性疾病并改善全世界的环境卫生。n-卤胺是卤素抗菌剂的重要子类别，引起了人们的广泛关注。在开发高性能纺织品、生物医学设备、食品包装、不锈钢、塑料和油漆等方面都有广阔的应用前景。n-卤胺具有与其他抗菌剂(如银、壳聚糖和季铵盐)相当的抗菌活性同时也有一些独特的性能，如：广谱杀菌特性、高效率、长期的物理化学稳定性、高耐用性、安全性和低制造成本，但是其对温度敏感，1-氯-2,2,5,5-四甲基-4-咪唑啉酮(mc)，作为n-卤胺的一种，不耐高温，在热塑性pla的fdm3d打印的过程中的所需的高温会对mc造成负面的影响，甚至可能导致分解。

最近，直书写(diw)技术已在3d生物打印中得到广泛研究。在制造过程中，具有高蒸气压的溶剂在墨水从喷嘴挤出时从墨水中蒸发，并允许在环境温度下构建3d结构，保证被挤出的线条不会发生倒塌。环境温度的3d打印条件可以保护n-卤胺的官能团不被分解。最近的证据表明，适当的粘度和模量是成功挤出半固态长丝并且不塌陷所必需的。

目前没有关于通过diw技术单独对pla进行3d打印的文献报道。据报道，纤维素纳米原纤维可以充当界面稳定剂，以增强含pla墨水的打印性能并将此墨水应用于diw技术。huan等(huan,s.q.etal.two-phaseemulgelsfordirectinkwritingofskin-bearingarchitectures.adv.funct.mater.29,10,doi:10.1002/adfm.201902990(2019).)制备了两相水包油型墨水，pla作为内相被壳聚糖/纤维素纳米纤维稳定化，并实现应用diw技术的3d打印。有研究(pattinson,s.w.&hart,a.j.additivemanufacturingofcellulosicmaterialswithrobustmechanicsandantimicrobialfunctionality.advancedmaterialstechnologies2,1600084(2017).)表明可以对醋酸纤维素(ca)直接使用diw技术进行3d打印。然而，纤维素作为ca的原料，尽管被认为是地球上最丰富的聚合物，但获得ca的成本可能会有些高昂。

技术实现要素：

为了解决上述至少一个问题，本发明提供了一种3d打印用抗菌墨水及其制备方法。本发明的3d打印用抗菌墨水可生物降解、易于制造、成本低、可印刷性好、具备抗菌功效，而且本发明的墨水显示出极好的储存稳定性，和对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌o157：h7具备有效的且良好的抗菌活性，在食品包装、公共设施、医疗设备和生物医学材料领域具有广泛的潜在应用。此外，本发明通过diw技术首次制备得到具备抗菌效果的墨水。

本发明的第一个目的是提供一种3d打印用抗菌墨水的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将聚乳酸pla和醋酸纤维素ca溶解在二氯甲烷dcm/二甲基甲酰胺dmf二元溶剂中，搅拌制备液体墨水；

(2)将抗菌剂添加到步骤(1)制备得到的墨水中，混合均匀得到墨水混合物；

(3)将步骤(2)所述的混合物中的dcm蒸发，使得聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的浓度为16-18wt％，即可以制得3d打印用抗菌墨水。

在一种实施方式中，步骤(1)中所述聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的质量比为7：3。

在一种实施方式中，步骤(1)中所述二氯甲烷dcm/二甲基甲酰胺dmf的体积比为7：3。

在一种实施方式中，步骤(1)中所述pla/ca和dcm/dmf的质量比为16-18：82-84。

在一种实施方式中，步骤(1)中所述的pla/ca的质量比为7：3，dcm/dmf的体积比为7：3，最终pla和ca占整个混合物的16.4wt％。

在一种实施方式中，步骤(1)中所述的搅拌为：搅拌温度为23-28℃，搅拌速度为100-1000rpm，搅拌时间为20-30h。

在一种实施方式中，步骤(1)所述的搅拌为：常温25℃搅拌，200rpm搅拌24h。

在一种实施方式中，步骤(2)所述的抗菌剂为1-氯-2,2,5,5-四甲基-4-咪唑啉酮(mc)。

在一种实施方式中，步骤(2)所述的抗菌剂的添加量为3％(质量百分数)。

在一种实施方式中，步骤(2)所述的混合具体为：采用磁力搅拌器搅拌混合，搅拌速度为100-500rpm，搅拌时间为20-30h。

在一种实施方式中，步骤(2)所述的混合具体为：采用磁力搅拌器搅拌混合，搅拌速度为200rpm，搅拌时间为24h。

在一种实施方式中，步骤(3)所述的蒸发具体操作为：将步骤(2)中的混合物放入超声清洗机里面，控制温度30-40℃，蒸发过程中实时监控重量的变化，确定浓度是否达到最终浓度。

在一种实施方式中，步骤(3)所述的蒸发具体操作为：将步骤(2)中的混合物放入超声清洗机里面，控制温度35℃，蒸发过程中实时监控重量的变化，确定浓度是否达到最终浓度。

本发明的第二个目的是本发明的方法得到的3d打印用抗菌墨水。

本发明的第三个目的是本发明所述的3d打印用抗菌墨水在3d打印中的应用。

在一种实施方式中，在进行3d打印之前，将本发明的3d打印用抗菌墨水装入注射器中，然后用端盖密封，并以2000rpm的转速离心5分钟以去除残留的气泡；然后，将注射器安装到3d打印机上；在印刷过程中，按照编程的线距，针头沿着平行于x轴的方向来回移动打印在硅基板上，然后针头提针0.2mm后沿着y轴移动以写入细丝，以形成网格结构体，即支架。

本发明的第四个目的是本发明所述的3d打印用抗菌墨水在直接墨水书写3d打印中的应用。

本发明的第五个目的是本发明所述的3d打印用抗菌墨水在食品包装中的应用。

在一种实施方式中，所述的食品包装为食品袋或者食品盒中的一种或者一种以上。

本发明的第六个目的是本发明所述的3d打印用抗菌墨水在生物医学材料中的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明可以通过控制pla和ca的比例来获得理想的印刷流变性能；当质量比为7：3(pla：ca)时，墨水混合物具有剪切稀化行为，这表明该墨水能够顺利的被挤出，同时具备从“类液体”到“类固体”的快速转移，以及足够的模量g’能够使得浆料在被挤出后实现形状保持。

(2)本发明可以用于直接墨水书写，diw技术允许操纵各种孔径和形状。

(3)本发明的3d打印用抗菌墨水具有良好的抗菌性能，在接触30分钟内针对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌o157：h7的细菌减少率均为100.00％。而且抗菌墨水具有快速持久的杀菌功效。此外，体外细胞毒性试验证明了本发明得到的支架生物相容性良好。

(4)本发明由于使用diw技术制造方便、简单，所制备得到的材料在食品包装、公共设施、医疗设备和生物医学材料领域具有广泛的潜在应用。

(5)本发明通过diw技术制备得到具备抗菌效果的墨水；首次将卤胺类的抗菌剂应用到diw技术中。一般采用fdm技术将pla应用在3d打印中，而fdm技术需要高温的条件，卤胺类的抗菌剂不耐高温，在高温的条件下活性基团会失活。而且单独的将pla应用于diw技术是无法实现的。

附图说明

图1为实施例1的墨水在3d打印中的应用示意图。

图2为对照例1的墨水经过3d打印之后得到的支架的下截面光学显微镜图像。

图3为对照例3中pla和ca质量比为100：0的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(a)为在10^-2-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的变化情况；(h)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在10^-1-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。

图4为对照例3中pla和ca质量比为90：10的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(b)为在0.09-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的变化情况；(i)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在10^-1-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。

图5为实施例1中pla和ca质量比为70：30的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(c)为在10^-2-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的变化情况；(j)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在2-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。

图6为对照例3中pla和ca质量比为50：50的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(d)为在0.09-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的变化情况；(k)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在10^-1-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。

图7为对照例3中pla和ca质量比为30：70的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(e)为在10^-2-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的变化情况；(l)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在10^-1-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。

图8为对照例3中pla和ca质量比为10：90的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(f)为在0.02-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的变化情况；(m)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在10^-1-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。

图9为对照例3中pla和ca质量比为0：100的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(g)为在0.09-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的变化情况；(n)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在10^-1-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。

图10为使用内径为0.25mm的针头挤出pla/ca墨水的细丝宽度随气压和打印速度的变化情况。

图11为实施例1和对照例4中抗菌剂含量与墨水中氯含量的关系表征图。

图12为实施例2的pla/ca和pla/ca-mc支架的表面形态的sem图；(a)为pla/ca支架的表面；(b)为pla/ca-mc支架的表面。

图13为实施例2的支架的微孔网状支架的光学图像，(a)为pla/ca支架截面的光学图像；(b)为pla/ca-mc支架截面的光学图像；(c)pla/ca支架俯视图的光学图像(d)pla/ca-mc支架俯视图的光学图像。

图14为实施例2的支架的截面sem图像，(a)为pla/ca支架的截面的sem图；(b)为pla/ca-mc支架的截面的sem图。

图15为实施例2的支架的afm图像，(a)为pla/ca支架表面的afm图；(b)为pla/ca-mc支架表面的afm图。

图16为具有各种形状和大小的3d打印字母的数字图像。

图17为活性氯含量在实施例1的pla/ca-mc墨水上的储存稳定性。

图18为实施例1的pla/ca和pla/ca-mc墨水对(a)金黄色葡萄球菌和(b)大肠杆菌o157：h7的抗菌结果。

图19中(a)为mc的标准曲线(mc吸光度与浓度的关系曲线)；(b)为实施例1的pla/ca-mc墨水释放的mc水平。

图20为不同的浸提时间对培养基培养的细胞、实施例1中的pla/ca和pla/ca-mc支架浸提液培养的细胞的活力的影响表征图。

图21为细胞形态图，(a)正常培养的细胞形态；(b)、(c)分别为实施例1中pla/ca和pla/ca-mc支架浸提液培养的细胞的形态。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解实施例是为了更好地解释本发明，不用于限制本发明。

流变性能测试：使用流变仪(ta，discoveryhr-2，美国)；选择40mm的平板来测试墨水的流变性能。在测试之前，将板外的多余材料刮掉；为了确定粘度，记录表观粘度作为剪切速率从10^-2到10³s^-1的函数；在振荡测量中，记录了储能模量(g’)和损耗模量(g”)作为在1hz恒定频率下从10^-1扫到10⁴pa的不同应力的函数；所有测量测试三次，并在25℃下进行。

氯含量的测定：将样品在室温下浸入去离子水中60分钟；将碘化钾(ki)和0.5％的淀粉溶液添加到所得溶液中，以进行碘量法滴定；通过以下公式计算样品中的氧化氯(cl⁺)的含量：

其中，cl⁺(％)是样品上活性氯含量的重量百分比；n和v分别是硫代硫酸钠(na2s2o3)的当量浓度(当量/升)和所消耗的体积(l)；w是滴定样品的重量(g)。

抗菌活性的测定：采用振荡法研究支架的抗菌性能；将重量为0.1g的样品分散在10ml磷酸盐缓冲盐水(pbs，ph＝7.4)溶液中，并以200rpm摇动，然后加入细菌悬液(10⁶cfu/样品)。在5、10和30分钟的接触时间后，取出0.5ml细菌悬浮液样品，并将其添加到4.5mlpbs和0.05nna2s2o3(8：1，v/v)混合溶液中；然后，进行适当的10倍梯度稀释，并取每种稀释液100μl铺在琼脂(tsa)板上，重复三次实验；在37℃培养24小时后记录细菌菌落，并根据细菌百分数计算抗菌活性。

储存稳定性测试：将样品存储中在自密封袋中并放置在黑暗环境中保存90天。在达到10、20、30、40、50、60、70、80和90天的预定时间后，通过使用标准碘量法测量样品上的残留cl⁺含量，分析结合氯的稳定性。

释放性能测定：通过分光光度法进行监控；制备了一系列mc标准工作溶液(10、20、40、50、80、100和125ppm)，并使用uv-vis分光光度计(shimadzu，uv-2450，日本)，以去离子水为空白样，测试了一系列标准工作溶液在210nm处的吸光度值，然后制作标准mc吸光度浓度校准曲线。将质量约为60mg的样品放置在装有10ml去离子水的离心管中，以进行mc释放实验。在15天的时段内，以预定的时间间隔，用uv-vis分光光度计测量溶液吸光度，并根据标准曲线计算相应的mc浓度。

细胞相容性测试：根据iso10993-5标准，使用mc3t3-e1细胞，通过mtt测定法评估样品的细胞活力。通过显微镜观察(nikon，ti-u，日本)检查细胞的形态，然后拍照。将培养基(100μl)中的细胞以每孔3000个细胞的密度接种在96孔板中，并在5％co2的潮湿气氛中于37℃培养过夜；然后，吸出所有培养基，并用不同提取时间(24、48、72和96h)的样品提取液代替培养基。培养48小时后，将10μlmtt溶液添加到每个孔中，并持续培养4小时；然后，除去上清液，并将150μldmso添加到每个孔中；装有正常培养基的孔和装有pbs溶液的孔分别用作对照样品和空白样品；通过使用酶标仪(biotek，epoch，usa)在570nm的测试波长下测量吸光度来确定细胞活力；每个样品进行三次重复测试。细胞活力计算如下：

其中，odtest，odcontrol和odblank分别是被测样品、对照组和空白组在570nm处的吸光度。

实施例1

一种3d打印用抗菌墨水的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将聚乳酸pla和醋酸纤维素ca(聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的质量比为7：3)溶解在二氯甲烷dcm/二甲基甲酰胺dmf(二氯甲烷dcm/二甲基甲酰胺dmf的体积比为7：3)二元溶剂中，搅拌制备液体墨水；其中：pla/ca和dcm/dmf的质量比为：16：84；常温25℃搅拌，200rpm搅拌24h，得到3d打印用墨水(pla/ca墨水)；

(2)将与墨水质量比为3％的1-氯-2,2,5,5-四甲基-4-咪唑啉酮(mc)添加到步骤(1)制备得到的墨水中，采用磁力搅拌器搅拌混合，搅拌速度为200rpm，搅拌时间为24h；混合均匀得到墨水混合物；

(3)将步骤(2)中的混合物放在蓝盖瓶里面，将烧杯放入超声清洗机里面，控制温度35℃，蒸发过程中实时监控重量的变化，待聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的浓度为16.4wt％，停止反应，即可以制得3d打印用抗菌墨水(pla/ca-mc墨水)。

对照例1

调整实施例1中步骤(1)中pla/ca和dcm/dmf的质量比为：14：86；步骤(3)中聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的浓度为15％，其他参数保持不变。

对照例2

调整实施例1中步骤(1)中pla/ca和dcm/dmf的质量比为19：81(pla和ca的质量比为7/3，dcm和dmf的体积比为7/3)；步骤(3)中聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的浓度为20％，其他参数保持不变。

对照例3

调整实施例1步骤(1)中pla/ca的比例为：100：0、90：10、50：50、30：70、10：90、0：100，其他参数保持不变。

对照例4

调整实施例1步骤(1)中1-氯-2,2,5,5-四甲基-4-咪唑啉酮(mc)的添加量为1％、5％、7％、9％，其他参数保持不变。

实施例2：实施例1制得的墨水在3d打印中的应用

具体应用过程如图1所示：定制的diw3d打印机由计算机控制的可移动平台，点胶机和空压机组成。使用内径为0.25mm的锥形尖端针头；在进行3d打印之前，将实施例1的墨水混合物装入注射器中，然后用端盖密封，并以2000rpm的转速离心5分钟以去除残留的气泡；然后，将注射器安装到3d打印机上；在印刷过程中，按照编程的线距，针头沿着平行于x轴的方向来回移动打印在硅片上，然后沿着y轴移动以写入细丝，以形成网格结构体，即支架。

用立式光学显微镜(leica，dvm6a，瑞士)评估印刷的细丝的宽度和印刷的支架的形态。用场发射扫描电子显微镜(hitachi，tm3030，japan)以15kv的工作电压获得扫描电子显微镜(sem)图像。在afm仪器(parksystems，xe-100，韩国)上以敲击模式收集原子力显微镜(afm)图像。

测试结果：

图2为对照例1的墨水经过3d打印之后得到的支架的下截面光学显微镜图像。从图2可以看出：聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的浓度为15％的时候，固含量达不到要求，需要更久的固化时间(这里的固化时间是指二氯甲烷挥发的时间)，最终导致材料塌陷。

对照例2的墨水中聚乳酸pla和醋酸纤维素ca的浓度为20％，由于固含量偏高，在被挤出针头的时候，由于二氯甲烷的挥发时间较快，容易造成针头堵塞，根本无法实现连续性的打印。

图3-9为实施例1和对照例3的不同pla和ca比例的3d打印用抗菌墨水的表观粘度与剪切率、模量与剪切应力的关系图，其中(c)为在10^-2-10³s^-1范围内粘度随剪切速率变化的流变特性；(j)为在1hz的恒定频率下，储能和损耗模量在2-10⁴pa的剪应力范围内的变化情况。从图3-9可以看出：所有的墨水均表现出表观粘度随剪切速率的增加而显着降低，表明墨水为假塑性流体，进而证明这些墨水具有剪切变稀行为，适合印刷。除了粘度外，还使用旋转流变测试来确定制备得到的油墨的粘弹性。单独的pla和ca聚合物的数据显示在图h和n中。从图中可以看出：在相同的浓度下(16.40wt％)，g”总是大于g’。在这些条件下，墨水具有类似液体的特性，即当将外力施加到墨水时，墨水无法保持初始构造。当pla和ca以适当的比例混合时，g’大于g”，如图i和j，有交点出现在曲线上，表明此时g’等于g”。在此之前，g’高于g”，表明墨水在低剪切速率下主要表现出弹性。在流体结构方面，弹性行为表明分子间作用力大于外力，并在印刷过程中产生了较高的抵变形的能力。交点以后，g”一直高于g’，表明流体从“固态”转变为“液态”，并且粘性行为在印刷过程中起主要作用。在这些条件下，当墨水从微喷嘴中挤出后，墨水无法恢复到初始形态。值得注意的是，墨水的g’值(pla：ca＝70:30)与另一种墨水的g’值(pla：ca＝90:10)有所区别。墨水(pla：ca＝70:30)的g’值比墨水(pla：ca＝90:10)的g’值大约一个数量级。这是由于ca的-oh和pla的-c＝o之间形成氢键导致了pla链的可扩展性有限。因此，模量大小的增加可能是由于30％ca的存在通过氢键的界面相互作用限制了pla链的迁移性的结果。如图k，l和m所示，随着更多的ca被添加到共混物中，g”高于g’。这与两种略微疏水的聚合物之间的排斥力有关，该排斥力进一步导致聚合物共混物的g’和g”下降。因此，过量添加ca对墨水的可印刷性具有负面影响。因此，实施例1的方案：重量比为7：3的pla/ca墨水是属于最适合的挤出材料。

图10为气压和打印速度对细丝宽度的影响表征图。从图中可以看出：长丝宽度与打印速度成反比，与气压成正比。通常，更快的打印速度可以促进打印过程。但是，实现高精度打印可能会很困难。例如，它可能偶尔导致不连续的细丝。如图4所示，最终的和优化的打印参数是以16毫米/秒的打印速度和15psi的气压，以实现宽度约250μm的合适且连续的长丝。

图11为实施例1和对照例4中抗菌剂含量与墨水中氯含量的关系表征图。mc均匀分散后，所有墨水均在室温下打印。从图中可以看出：mc为1％时，墨水中的氯含量为0.02％，当mc为5％时，氯含量增加至0.27％。但是，即使增加mc的浓度，氯含量也接近最大。这是由于在短时间内，细丝内部存在的mc释放非常缓慢，因此很难检测到活性氯。显然，当mc的含量为3wt％时，氯含量的增长率达到最大。最重要的是，0.13wt％的cl⁺足以杀死细菌。

图12为实施例2制备得到的pla/ca和pla/ca-mc支架(将实施例1的墨水经过3d打印得到支架)的表面形态的sem图；(a)为pla/ca支架的表面；(b)为pla/ca-mc支架的表面。从图中可以看出：pla/ca支架表面上出现了一些气泡，这可能归因于溶剂的蒸发。如图12b所示：在将mc加载到pla/ca墨水上之后(将mc加入到pla/ca中混合后打印出的支架)，表面出现了裂纹并变得粗糙，这可能是由于氯的腐蚀所致。

图13为实施例2制备得到的支架的微孔网状支架的光学图像，(a)为pla/ca支架截面的光学图像；(b)为pla/ca-mc支架截面的光学图像；(c)pla/ca支架俯视图的光学图像(d)pla/ca-mc支架俯视图的光学图像。从图中可以看出：溶剂蒸发后的四层结构和印刷长丝的宽度约为250μm，通过传统的制造技术很难实现这样的结构。

图14为实施例2制备得到的支架的截面sem图像，(a)为pla/ca支架的截面的sem图；(b)为pla/ca-mc支架的截面的sem图。从图中可以看出：图中几乎没有孤立的微尺度空隙，表明浆料(墨水)的均匀性。

图15为实施例2制备得到的支架的afm图像，(a)为pla/ca支架表面的afm图；(b)为pla/ca-mc支架表面的afm图。从中可以看出：pla/ca和pla/ca-mc细丝的表面粗糙度(ra)分别为20.24nm和20.86nm，这与sem图像非常吻合，再次显示了墨水的均匀性。

图16为3d打印的字母，从图中可以看出：diw技术可以采用实施例1的墨水对所示不同数字图像的大小和形状进行操作。(diw技术可以打印出不同形状和大小的物体)

图17为活性氯在实施例1的pla/ca-mc墨水上的储存稳定性。从图中可以看出：90天后，装有mc的支架的氯含量为0.13±0.01％，为初始氯水平的100.00％。当将pla/ca-mc样品黑暗保存时，结合氯没有明显损失。结果表明，添加了mc的抗菌材料具有优异的储存稳定性。关于结合氯：结合氯和活性氯是一样的，都指的是cl⁺，氯含量值得是活性氯的含量，是通过上述的公式计算出来的。

图18为实施例1的pla/ca和pla/ca-mc墨水对(a)金黄色葡萄球菌和(b)大肠杆菌o157：h7的抗菌结果。从图中可以看出：金黄色葡萄球菌和大肠杆菌o157：h7的初始种群为1.00×10⁶cfu/样品和1.83×10⁶cfu/样品。负载mc后，与pla/ca支架相比，在接触30分钟内，支架对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌o157：h7的抗菌活性明显增强。随着接触时间的延长，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌o157：h7的细菌减少量明显增加，在30分钟内金黄色葡萄球菌和大肠杆菌o157：h7的细菌减少量达到100.00％。mc化合物中n-cl中的cl⁺通过与细菌直接接触而对细胞壁造成损害，这类似于次氯酸盐(clo^-)中氧化性氯的失活机理。此外，在5分钟和10分钟内，pla/ca-mc支架对大肠杆菌o157：h7比对金黄色葡萄球菌的杀菌率更高。失活速率的差异归因于其细胞壁的不同结构和化学组成，大肠杆菌o157：h7仅包含一层薄薄的肽聚糖，而金黄色葡萄球菌在细胞壁中拥有多层肽聚糖，这可能会提供更好的抗菌剂保护。关于o157：h7的解释：o是指o抗原，也就是体细胞抗原，是包埋在细菌细胞壁中的脂多糖类；h是指h抗原，也就是鞭毛抗原，是蛋白质类，具有免疫性的结构。除此之外，还有k抗原，也就荚膜抗原，大部分是多糖；以及m抗原，类粘蛋白，多糖类。大肠杆菌根据这四种不同抗原类型来进行血清学上的分类和分析。

图19为mc的标准曲线(mc的浓度与吸光度之间的关系，做出的标准曲线)，从图中可以看出：标准曲线表现出良好的线性相关性，线性校准方程列出如下：

“y＝0.0065x+0.0263”

根据线性校正曲线，研究了mc的浓度与释放时间的关系，具体如图19(b)所示；mc的浓度随着时间的延长逐渐增加，并在10天内达到平衡。释放过程可分为早期快速释放和随后的持续释放。由于具有持续释放的特性，抗菌墨水在与细菌接触时具有延长的杀菌功效。

图20为不同的浸提时间对培养基培养的细胞、pla/ca和pla/ca-mc支架浸提液培养的细胞的活力的影响表征图。所述的培养基为memα+10％fbs(fbs为胎牛血清)+1％p/s(p/s为双抗，青霉素和链霉素)，pla/ca和pla/ca-mc支架浸提液为：在正常的培养基里面分别加入pla/ca或pla/ca-mc支架。从图中可以看出：即使提取液的浸泡时间达到96小时，细胞活力也达到了80％，进而说明：实施例1的墨水具有优异的细胞生物相容性。

图21为细胞形态图，(a)正常培养的细胞形态；(b)、(c)分别为pla/ca和pla/ca-mc支架浸提液培养的细胞的形态，其浸提时间为96小时。从图中可以看看出：用各种浸提液处理的细胞的形态没有变化。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。