[發(fā)明專利]基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉結(jié)構(gòu)及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910692415.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN110403731B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周強(qiáng);葉吉星;甘翼搏;李培;王利元;歐陽斌;涂兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院
• 主分類號(hào): A61F2/02
• 分類號(hào): A61F2/02;A61L27/38;B29C64/112;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 重慶志合專利事務(wù)所(普通合伙) 50210
• 代理人: 胡榮琿

1.一種基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）建模：

采集人體肝葉的生物信息，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿生建模，建立肝葉的幾何模型；

2）配料：

準(zhǔn)備構(gòu)建人體肝葉所需的多種細(xì)胞，配制適用構(gòu)建人體肝葉所需的多種細(xì)胞的液態(tài)可固化水凝膠材料載體，將構(gòu)建人體肝葉所需的多種細(xì)胞按設(shè)定的密度分別與相應(yīng)的液態(tài)可固化水凝膠材料載體混合，配制成含細(xì)胞的多種生物墨水，每種生物墨水中只包含一種細(xì)胞，同時(shí)，配制彈力纖維打印材料，以及配制用于膽管管腔成型的第二鑄型劑，配制用于血管管腔成型的第一鑄型劑；

3）3D打印制備肝葉坯體：

在組織工程仿生培養(yǎng)器中進(jìn)行3D打印，將步驟 1 )建好的模型數(shù)據(jù)輸入生物3D打印機(jī)的配套設(shè)備中，設(shè)置打印程序，將步驟2 )中配制的鑄型劑、彈力纖維打印材料以及生物墨水分別裝載到生物3D打印機(jī)，生物3D打印機(jī)的多個(gè)噴頭按照設(shè)定的打印程序輪流噴出液滴進(jìn)行3D打印，其中噴出的各種液滴分別在相應(yīng)的條件下自動(dòng)固化，其中，用步驟2）配制的含肝細(xì)胞的生物墨水打印肝葉的肝組織，用步驟2）配制的第一鑄型劑打印肝葉的血管管腔區(qū)域，用步驟2）配制的彈力纖維打印材料打印肝葉的血管管壁的彈力纖維層，用步驟2）配制的多種生物墨水分別打印肝葉的血管管壁對(duì)應(yīng)的細(xì)胞層，實(shí)現(xiàn)肝葉的血管管壁的多層結(jié)構(gòu)打印，用步驟2）配制的第二鑄型劑打印肝葉的膽管管腔區(qū)域，用步驟2）配制的彈力纖維打印材料打印肝葉的膽管管壁的彈力纖維層，用步驟2）配制的多種生物墨水分別打印肝葉的膽管管壁對(duì)應(yīng)的細(xì)胞層，實(shí)現(xiàn)肝葉的膽管管壁的多層結(jié)構(gòu)打印，形成肝葉坯體；

4 ) 刻蝕成型：

分級(jí)刻蝕，在不同階段采用不同的手段分別去除肝葉坯體中用于膽管管腔成型的第二鑄型劑以及用于血管管腔成型的第一鑄型劑，得到成型有膽管系統(tǒng)和血管系統(tǒng)的仿生肝葉；

5 )體外培養(yǎng)：

將成型有膽管系統(tǒng)和血管系統(tǒng)的仿生肝葉的主血管與培養(yǎng)液輸送管連接進(jìn)行組織工程培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)仿生肝葉的血管系統(tǒng)循環(huán)供養(yǎng)與氣體交換，完成仿生肝葉的存活與功能化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉的制備方法，其特征在于：步驟4）中去除鑄型劑的手段有酶或螯合反應(yīng)或溫控或光照。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉的制備方法，其特征在于：打印過程中，組織工程仿生培養(yǎng)器中承載打印組織的打印平臺(tái)根據(jù)打印的速度下降，使已固化成型的打印組織浸入培養(yǎng)器中的培養(yǎng)液中，以保持組織中細(xì)胞的活性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉的制備方法，其特征在于：含細(xì)胞的生物墨水中加入促生長細(xì)胞因子，不同的細(xì)胞加入相應(yīng)的促生長細(xì)胞因子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉的制備方法，其特征在于：所述彈力纖維打印材料采用能固化的且具有彈性的蛋白質(zhì)或其他生物相容性物質(zhì)，使血管管壁有彈性，可舒張或收縮。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉的制備方法，其特征在于：鑄型劑采用可控降解水凝膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于活細(xì)胞3D打印的組織工程仿生肝葉的制備方法，其特征在于：步驟1）建立的幾何模型還包括肝葉外的輔助塑性部，輔助塑性部由第三鑄型劑通過3D打印成型后再經(jīng)刻蝕手段去除，得到肝葉坯體。