[發明專利]一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架及其3D打印方法和專用多噴頭3D打印機

有效

• 申請號: 202011489540.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112590203B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 阮長順;彭劉琪;陳志剛;王品品;吳明明
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/171;B29C64/205;B29C64/227;B29C64/314;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y40/10
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 任志龍

本申請涉及生物組織和器官3D打印的技術領域，尤其是涉及一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架及其3D打印方法和多噴頭3D打印機。本申請的可控梯度支架一步交替打印成型；一體化梯度支架至少包括有兩種材料：第一材料和第二材料；第一材料負載有負載藥物、活性因子或細胞的一種或多種；第二材料負載有負載藥物、活性因子或細胞的一種或多種；第一材料和第二材料分別交替打印后構建成一體化梯度支架。本申請構建的負載藥物、活性因子、細胞一體化梯度支架不存在雙層梯度界面不牢固，易脫落的問題。本申請使用多噴頭交替打印的方式構建三維細胞的一體化梯度支架，為實現生物體復雜組織器官的構建提供了基礎。

技術領域

本申請涉及生物組織和器官3D打印的技術領域，尤其是涉及一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架及其3D打印方法和多噴頭3D打印機。

背景技術

一直以來，研究者們試圖通過組織工程的方法來構建體內復雜組織器官，以解決臨床中受損組織的修復問題以及器官移植所面臨的感染、排異、供體短缺等諸多問題。然而不同組織器官的功能微環境差異較大，因此，選擇合適的技術在體外成功構建具有差異性功能化的組織器官，實現負載細胞且可以同時調控微環境促進修復重建作用的梯度支架具有很大的難度。

目前所使用的梯度組織器官構建方法主要有：1）傳統注模的制造方式；2）開發含活細胞的可注射材料體系，微創植入缺損部位后形成多相支架；3）通過3D打印技術構建梯度支架。

第一種雖然有較精確的結構設計，但是支架本身不包含細胞，在植入缺損部位后需要引導細胞生長進入支架內部，容易導致細胞在支架內部生長不均出現“空心化”的現象，或者出現構建出來的支架孔隙較大、較難獲得100μm以下的微孔的問題，以至于無法提供利于細胞生長的三維支撐環境，因此不易于細胞在培養過程中的粘附。

第二種雖然引入了外源細胞，但是所形成支架仍存在結構可控性差、無法實現精準結構的問題。

第三種目前3D打印技術打印方式比較單一，常用單噴頭打印的方式，其只能打印單一材料來構建的支架。當需要兩種支架的局部結構進行組合時，容易出現雙層梯度界面不牢固，易脫落的問題。因此該無法實現復雜組織器官的構建。

因此，針對上述中的相關技術，發明人認為：現在技術中存在無法提供一種精密度高、且可仿生復雜組織器官的可控梯度支架的缺陷。

發明內容

為了克服上述缺陷，本申請提供一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架及其3D打印方法和多噴頭3D打印機。

第一方面，本申請提供一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架，采用如下的技術方案：

一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架，包括一體化梯度支架，所述一體化梯度支架一步交替打印成型；所述一體化梯度支架至少包括有兩種材料:第一材料和第二材料；所述第一材料負載有藥物、活性因子或細胞的一種或多種；所述第二材料負載有藥物、活性因子或細胞的一種或多種；所述第一材料和第二材料分別交替打印后構建成一體化梯度支架。

通過采用上述技術方案，本方案使用多噴頭交替打印的方式構建的可控梯度的一體化梯度支架，多層結構在一組交替打印中成型，每種材料均可單獨控制，精密度高，為構建具有高精密度、復雜結構的組織器官提供了基礎。本方案中的第一材料和第二材料可負載藥物、活性因子或細胞中的任一種或者任兩種或者三種兼含再配合其它可打印材料共同構建，這樣便可對生物材料的功能進行優化，為構建具有復雜功能的一體化梯度支架提供基礎。綜上功能，因此本方案可提供一種精密度高、且可仿生復雜組織器官的可控梯度支架。

本方案構建的可控梯度支架層數可以為幾層也可以是多層支架，其梯度可以為單一梯度也可以是復雜梯度，根據實際臨床需求來定。

本方案中負載藥物、活性因子、細胞的一體化梯度支架是一體化支架，是一步交替打印成型的，不存在相關技術雙層梯度界面不牢固，易脫落的問題。