生物制造是生命科学、材料科学、制造科学交叉融合的新兴产物。生物制造的研究前沿是细胞三维打印，它是在组织器官的解剖学数字模型直接驱动下，定位装配活细胞/材料单元，制造组织或器官前体的新技术。细胞三维打印为组织工程、再生医学和药物开发等领域提供了全新的技术可能。由于器官是由不同细胞组成并具有复杂微观结构的三维结构体，因而体外构建具有生物活性的组织器官，必然需要细胞三维打印技术能够在空间上实现多种细胞材料的精确定位打印，因此，多细胞高精度打印是三维细胞打印技术成熟应用的关键。本文首先系统介绍了细胞三维打印技术的原理和发展，分析了细胞打印对细胞喷射的技术要求，深入探讨了现有三维细胞打印喷头的喷射方式、动力供给和控制。在此基础上，研究和设计适用于多细胞三维打印的喷头结构和使能技术，在实验分析基于活塞挤出的混流多细胞喷头优缺点基础上，确定了基于气动控制的多细胞打印喷头技术设计方案。然后，面向多细胞打印，设计并构建了非水平排列的气动多喷头，完成了空气动力提供装置和气密性空气通路设计，并对气动喷头的启停响应进行了分析。在此基础上基于PMAC2-104运动控制平台、联合DMC1380运动控制卡，搭建气阀驱动电路和系统硬件，采用VC++开发喷头控制系统上层应用程序控制软件，实现多喷头的喷射、切换以及运动的精确控制。最后，基于该系统进行了3种颜色基质材料的打印和2种活细胞的打印实验。研究结果证明，本系统可实现3个喷头的准确切换和打印，打印过程中喷头喷射的启停响应迅速，启停响应延迟小于5ms；成型精度小于30μm、喷头间不易发生干扰；系统易于实现多喷头扩展和控制。该系统在三维空间内可完成3种材料的阶梯结构、圆环形腔结构、多边形结构等多种有重要生物应用价值结构的成形打印，并完成2种活细胞打印。CD34和Oil red O染色实验结果显示，打印的细胞在结构内生长良好，细胞定位准确并保持细胞性状。本研究为制造复杂的人体组织和器官提供了新的技术。