[發(fā)明專利]生物構(gòu)建體打印方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610821347.1
• 申請(qǐng)日: 2016-09-14
• 公開（公告）號(hào): CN107418873B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫學(xué)敏;王德明;李意軍;張雅雅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00
• 代理公司: 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 劉志強(qiáng)

本發(fā)明涉及一種生物構(gòu)建體打印方法和裝置，其中，生物構(gòu)建體打印方法包括：步驟1：提供至少一種生物打印單元；步驟2：在支持物的預(yù)設(shè)區(qū)域涂覆第一試劑以形成粘合層；步驟3：將生物打印單元粘合在粘合層上，以至少形成生物構(gòu)建體的一部分。生物構(gòu)建體打印裝置包括：支持物、第一涂覆部件以及放置機(jī)構(gòu)，第一涂覆部件用于在支持物的預(yù)設(shè)區(qū)域涂覆第一試劑以形成粘合層；放置機(jī)構(gòu)用于將生物打印單元放置在粘合層上，以使生物打印單元被粘合在粘合層上。本發(fā)明生物構(gòu)建體打印方法和裝置實(shí)現(xiàn)了支持物和生物打印單元之間必然存在粘合層，有利于避免了部分生物打印單元在支持物上發(fā)生滑動(dòng)或掉落的情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物構(gòu)建體打印方法和裝置。

背景技術(shù)

3D生物打印是指通過3D打印的原理和方法，將生物材料(包括天然生物材料和合成生物材料或細(xì)胞溶液)打印成為設(shè)計(jì)的三維結(jié)構(gòu)體，區(qū)別于普通的3D打印技術(shù)，生物3D打印技術(shù)生產(chǎn)的生物組織或器官還具有一定的生物學(xué)功能，需為細(xì)胞和組織的進(jìn)一步生長(zhǎng)提供條件，正是由于上述特性，生物3D打印技術(shù)在發(fā)展中，面臨著很多特定的技術(shù)問題，特別是生物墨汁的制備和打印問題。

傳統(tǒng)的3D生物打印方法通常是采用連續(xù)打印的方式將生物磚輸出到目標(biāo)位置并完成打印，打印過程中連續(xù)打印輸出的生物材料不止生物打印單元本身，還有其之間的黏合劑、水凝膠，這些材料被一起打印出來，由于黏合劑和水凝膠存在著分布不均的情況，生物打印單元的部分區(qū)域未涂覆黏合劑，使得部分生物打印單元在支持物上發(fā)生滑動(dòng)或掉落，存在著分散性較差，生物打印單元容易出現(xiàn)間斷不連續(xù)的情況。

為了將生物打印單元可靠地打印在支持物上，現(xiàn)有的一種方式為公開號(hào)為CN103703119A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)，其通過預(yù)先構(gòu)建“劍山”的手段，制備細(xì)胞球，并將細(xì)胞球通過穿刺的手段把細(xì)胞球串在劍山上，以供其生長(zhǎng)并連接形成生物組織。該方案的不足之處在于：

1、在構(gòu)建生物組織的過程中、以及構(gòu)建生物組織以后取出的過程中，都容易損傷細(xì)胞，具體的，在構(gòu)建生物組織時(shí)，其需要通過針穿刺細(xì)胞體，這樣勢(shì)必會(huì)對(duì)其中的細(xì)胞造成嚴(yán)重的損害，另外，在構(gòu)建形成生物組織前體以后，取出的過程會(huì)受到來自針的機(jī)械力阻礙，容易對(duì)剛生成的生物組織前體的結(jié)構(gòu)及細(xì)胞造成損傷。

2、對(duì)于細(xì)胞體粒徑的要求較高，需要較大粒徑的細(xì)胞體才能實(shí)施，具體的，因?yàn)槠浼?xì)胞體粒徑要大于針的直徑，并且需要成幾何倍數(shù)的大粒徑，對(duì)于小粒徑的細(xì)胞體來說，取放難度大、難以進(jìn)行有效的穿刺，另外，由于需要的細(xì)胞體比較大，所以單個(gè)細(xì)胞體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量就會(huì)非常多，這樣會(huì)出現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞體內(nèi)對(duì)于營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)要求比較高。

3、對(duì)于細(xì)胞體的均一性要求較高，若是細(xì)胞體自身粒徑差異就較大，若相鄰的細(xì)胞體太大，則細(xì)胞之間容易相互擠壓，影響空間構(gòu)型和細(xì)胞生長(zhǎng)，若細(xì)胞體太小，難以彼此連接，也會(huì)影響空間構(gòu)型和細(xì)胞生長(zhǎng)。

4、上述方案需要預(yù)先制備“劍山”，需要根據(jù)擬制備的組織，確定細(xì)胞體的粒徑大小和分布情況，以便配套準(zhǔn)備相應(yīng)粗細(xì)針體、針體分布及針體間間隙的劍山，不僅其自身制造起來就很復(fù)雜麻煩，而且受劍山針體排列方式的限制，在某一針體對(duì)應(yīng)的空間上，只能使用統(tǒng)一的細(xì)胞體，不能將不同大小的細(xì)胞體結(jié)合使用，這樣的方式限制了細(xì)胞組織的復(fù)雜程度和構(gòu)建的自由度和靈活程度，另外，這樣的方式也難以通過不同粒徑大小的微球相結(jié)合的方式生成生物組織(大粒徑球體、小粒徑球體相結(jié)合)。

此外，人們利用細(xì)胞和生物相容性材料混合制成生物墨汁，通過擠壓的方式將生物墨汁按照預(yù)設(shè)的目標(biāo)打印物體的三維構(gòu)建數(shù)字模型打印成型。為了實(shí)現(xiàn)比較好的成型，這種方式需要采用粘度比較高的生物相容性材料。因此在打印過程中，需要克服噴頭的機(jī)械外力作用來實(shí)現(xiàn)粘度比較高的生物墨汁打印，在打印過程中，生物墨汁中的細(xì)胞通常會(huì)損傷比較大，而且這種方式，為了保證足夠的細(xì)胞存活量，需要使用大量的細(xì)胞，無法實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的精確排布。另外，在實(shí)際打印過程中，生物打印單元與生物打印單元之間的排布、空間位置、磚之間的距離等對(duì)于實(shí)際組織或血管的成長(zhǎng)都有很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容