[發明專利]一種骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建系統和方法

有效

• 申請號: 201710363049.7
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107296983B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 胡慶夕;孫程艷;劉媛媛;李帥;李冬冬
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: A61L27/52
• 分類號: A61L27/52;A61L27/22;A61L27/38;A61L27/20;A61L27/16;A61L27/18;A61L27/50;B29C64/106;B29C64/20;B29C64/40;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y70/10
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

1.一種骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建方法，其特征在于，采用了骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建系統，所述骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建系統包括3D打印機、醫用注射器、旋轉接收圓軸、無水乙醇浴缸和高壓電源；所述醫用注射器安裝在所述3D打印機上，所述醫用注射器的針頭與所述高壓電源的正極相連作為所述3D打印的3D打印噴頭，所述旋轉接收圓軸安裝在所述3D打印噴頭下方，通過所述電機驅動旋轉，所述旋轉接收圓軸與所述高壓電源的地線相連，在所述旋轉接收圓軸下方放置所述無水乙醇浴缸；在高壓電場作用下，產生靜電力形成泰勒錐，電紡絲射流穩定可控，一步實現纖維絲的精確定位與形貌控制，形成未固化的流體纖維，在無水乙醇的催促揮發下形成固化的纖維；

使用所述骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建系統的步驟包括：

a.采用聚合物Ⅰ和聚合物Ⅱ的共混液作為犧牲材料，以無水乙醇為催發劑，旋轉接收圓軸為接收裝置，將高壓電源的正極與3D打印噴頭相連，地線與旋轉接收圓軸相連，當有電壓時形成的纖維絲將噴頭與旋轉接收圓軸連接，形成閉合的通路，通過縮短噴頭與旋轉接收圓軸的距離實現對直寫過程的控制；

b.將在步驟a中噴頭換為規格為20G的針頭，在3D打印機中輸入犧牲結構的編碼程序并運行，在高壓電場作用下，電荷借助電極，通過分子極化以及電解質電離的方式形成流體纖維，在旋轉接收圓軸上打印出微納尺度的流體纖維，并通過逐層疊加的方式制備三維犧牲結構，同時旋轉接收圓軸在轉動時與無水乙醇接觸，從而快速形成具有三維結構的聚合物Ⅰ和聚合物Ⅱ共混的犧牲模塊；

c.采用水凝膠作為骨支架材料，mTG酶為交聯劑，石蠟作為涂覆劑；在步驟b中制備的三維微納尺度犧牲模塊形成后，在其表面涂覆一層液體石蠟，之后放置在37℃干燥箱中以干燥石蠟，同時用去離子水配置15％的水凝膠，放置60℃水浴中進行攪拌，直至水凝膠顆粒均勻溶解并且溫度降到30℃，此時加入mTG酶以交聯水凝膠溶液，水凝膠與mTG酶的質量比為10:1；之后將三維犧牲模塊放在水凝膠中并在37℃下保持4h以交聯水凝膠；

d.將在步驟c中含有三維犧牲模塊的水凝膠采用醫用微創手術刀剪切去除多余部分，露出三維犧牲模塊的頭部與尾部，將含有三維犧牲模塊的水凝膠放在培養皿以溶解犧牲模塊，從而得到三維微納尺度預制血管網絡通道。

2.根據權利要求1所述的骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建方法，其特征在于：在步驟a和b中，聚合物Ⅰ和聚合物Ⅱ分別為PVA和殼聚糖；在步驟c和d中，水凝膠為明膠。

3.根據權利要求1所述的骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建方法，其特征在于：在步驟a和b中，聚合物Ⅰ和聚合物Ⅱ分別為PGA和殼聚糖；在步驟c和d中，水凝膠為明膠。

4.根據權利要求1所述的骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建方法，其特征在于：在步驟a和b中，聚合物Ⅰ和聚合物Ⅱ分別為PVA和殼聚糖；在步驟c和d中，水凝膠為載有人骨髓間充質干細胞的明膠；載有人骨髓間充質干細胞的明膠的配制方法為：從培養箱中取出正在培育中的第五代人骨髓間充質干細胞，經胰蛋白酶作用使細胞離散、離心機離心步驟，倒掉離心管中的上清液部分獲得人骨髓間充質干細胞，向該離心管中加入合適的細胞培養液并均勻吹打，然后用移液管將含有干細胞的液體移入步驟c中的明膠溶液中、攪拌均勻，從而獲得含有人骨髓間充質干細胞的明膠溶液，所有步驟均在無菌環境下操作，加入的人骨髓間充質干細胞有向成骨細胞分化的作用，其利于骨組織的生長。

5.根據權利要求1所述的骨組織三維微納尺度預制血管網絡的構建方法，其特征在于：在步驟a和b中，聚合物Ⅰ和聚合物Ⅱ分別為PGA和殼聚糖；在步驟c和d中，水凝膠為載有人骨髓間充質干細胞的明膠；載有人骨髓間充質干細胞的明膠的配制方法為：從培養箱中取出正在培育中的第五代人骨髓間充質干細胞，經胰蛋白酶作用使細胞離散、離心機離心步驟，倒掉離心管中的上清液部分獲得人骨髓間充質干細胞，向該離心管中加入合適的細胞培養液并均勻吹打，然后用移液管將含有干細胞的液體移入步驟c中的明膠溶液中、攪拌均勻，從而獲得含有人骨髓間充質干細胞的明膠溶液，所有步驟均在無菌環境下操作，加入的人骨髓間充質干細胞有向成骨細胞分化的作用，其利于骨組織的生長。