[發(fā)明專利]用于打印纖維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880031646.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN110891764B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S.拜爾;T.穆罕默德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安斯百克特生物系統(tǒng)公司
• 主分類號(hào): B29C64/209
• 分類號(hào): B29C64/209;B29C64/106;B29C64/336;B29C64/343;B33Y10/00;B33Y30/00
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 韋欣華;周齊宏

本發(fā)明的多個(gè)方面包括用于產(chǎn)生纖維結(jié)構(gòu)和用于從數(shù)字文件產(chǎn)生三維(3D)生物結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施方案中，打印的纖維包括活細(xì)胞。本發(fā)明的多個(gè)方面還包括用于產(chǎn)生所述纖維結(jié)構(gòu)的打印頭，所述打印頭包括：分配通道，其包括遠(yuǎn)端和近端；分配孔，其位于所述分配通道的所述遠(yuǎn)端；一個(gè)或多個(gè)材料通道，其在所述分配通道的近端與所述分配通道會(huì)聚；緩沖溶液通道，其在所述分配通道的所述近端與所述一個(gè)或多個(gè)材料通道會(huì)聚；和鞘溶液通道，其在位于所述分配通道的所述近端與所述遠(yuǎn)端之間的位置與所述分配通道會(huì)聚。所述打印頭被配置成在所述分配通道的所述近端用緩沖溶液置換一種或多種輸入材料來(lái)終止具有清潔尾端的纖維結(jié)構(gòu)。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生纖維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法，以及從數(shù)字文件中三維(3D)打印的結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，打印的纖維包括活細(xì)胞。

發(fā)明背景

組織工程技術(shù)長(zhǎng)期以來(lái)一直在尋求利用各種材料和方法制造能夠模仿和/或代替活器官和組織的可行合成結(jié)構(gòu)。歷史上，已將細(xì)胞和其它生物材料被接種到預(yù)成型的三維支架中，賦予所需結(jié)構(gòu)，支架優(yōu)選是可生物降解的或可以其它方式移除的。參見(jiàn)例如美國(guó)專利第6,773,713號(hào)。

最近，一種附加制造的形式3D打印已經(jīng)被應(yīng)用于直接從數(shù)字文件創(chuàng)建三維對(duì)象，其中對(duì)象被逐層構(gòu)建以實(shí)現(xiàn)所需三維結(jié)構(gòu)。將3D打印技術(shù)應(yīng)用于無(wú)細(xì)胞和細(xì)胞構(gòu)建體和組織的創(chuàng)建(稱為3D生物打印)的最初努力集中于支架材料的初始打印，而與細(xì)胞材料的直接接種或后續(xù)打印無(wú)關(guān)。參見(jiàn)例如美國(guó)專利第6,139,574號(hào)；第7,051,654號(hào)；第8,691,274號(hào)；第9,005,972號(hào)和第9,301,925號(hào)。

不幸的是，用于3D生物打印的現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備具有各種缺點(diǎn)，所述缺點(diǎn)導(dǎo)致所需3D結(jié)構(gòu)的不準(zhǔn)確性或失真。具體來(lái)說(shuō)，打印過(guò)程的不準(zhǔn)確開始和/或停止會(huì)導(dǎo)致前導(dǎo)和/或拖尾纖維的形成，從而扭曲打印的纖維和3D結(jié)構(gòu)的尺寸。因此，需要能夠通過(guò)更嚴(yán)格地控制打印過(guò)程的開始和停止來(lái)實(shí)現(xiàn)3D對(duì)象的高保真復(fù)制品的系統(tǒng)和設(shè)備。本發(fā)明解決了這些和其它未滿足的需求。

本文列出的所有現(xiàn)有技術(shù)參考文獻(xiàn)的全文均以引用方式并入本文中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的多個(gè)方面包括用于產(chǎn)生纖維結(jié)構(gòu)和用于從數(shù)字文件產(chǎn)生三維(3D)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。在一些實(shí)施方案中，打印的纖維包括活細(xì)胞。

本發(fā)明的多個(gè)方面包括用于產(chǎn)生纖維結(jié)構(gòu)的打印頭，所述打印頭包括：分配通道，其包括遠(yuǎn)端和近端；分配孔，其位于分配通道遠(yuǎn)端；一個(gè)或多個(gè)材料通道，其在分配通道的近端與分配通道會(huì)聚；緩沖溶液通道，其在分配通道的近端與一個(gè)或多個(gè)材料通道會(huì)聚；以及鞘溶液通道，其在鞘流體會(huì)聚位置與分配通道會(huì)聚，所述鞘溶液會(huì)聚位置位于分配通道的近端與遠(yuǎn)端之間；其中一個(gè)或多個(gè)材料通道、緩沖溶液通道和鞘溶液通道與分配通道流體連通；并且其中打印頭被配置成在分配通道的近端用緩沖溶液置換一種或多種輸入材料。

在一些實(shí)施方案中，打印頭包括第一材料通道和第二材料通道。在一些實(shí)施方案中，鞘溶液通道在分支位置分支成兩個(gè)或更多個(gè)鞘溶液子通道。在一些實(shí)施方案中，兩個(gè)或更多個(gè)鞘溶液子通道在鞘流體會(huì)聚位置與分配通道會(huì)聚。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)材料通道中的每一個(gè)包括材料輸入孔和控制閥。在一些實(shí)施方案中，緩沖溶液通道包括緩沖溶液輸入孔和控制閥。在一些實(shí)施方案中，鞘溶液通道包括鞘溶液輸入孔和控制閥。

本發(fā)明的多個(gè)方面包括用于產(chǎn)生纖維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：打印頭，所述打印頭包括：分配通道，其包括遠(yuǎn)端和近端；分配孔，其位于分配通道遠(yuǎn)端；一個(gè)或多個(gè)材料通道，其在分配通道的近端與分配通道會(huì)聚；緩沖溶液通道，其在分配通道的近端與一個(gè)或多個(gè)材料通道會(huì)聚；和鞘溶液通道，其在鞘流體會(huì)聚位置與分配通道會(huì)聚，所述鞘流體會(huì)聚位置位于分配通道的近端與遠(yuǎn)端之間；其中一個(gè)或多個(gè)材料通道、緩沖溶液通道和鞘溶液通道與分配通道流體連通；且其中打印頭被配置成在分配通道的近端用緩沖溶液置換一種或多種輸入材料；接收表面，其用于接收從打印頭分配的第一層材料；和定位組件，其用于將打印頭的分配孔定位于3D空間中，其中定位組件可操作地聯(lián)接到打印頭。