[發(fā)明專利]一種基于微流體紡絲的三維生物打印方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110441400.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113186609A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 薛廠;姚坤;李偉;高興華
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: D01D5/28
• 分類號: D01D5/28;D01D5/00;D01F9/04;D01F1/10;D01F1/08
• 代理公司: 北京華創(chuàng)智道知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11888
• 代理人: 彭隨麗

本申請公開了一種基于微流體紡絲的三維生物打印方法和系統(tǒng)，該方法包括：獲取待制備的微纖維的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)為三維結(jié)構(gòu)；根據(jù)所述微纖維的結(jié)構(gòu)控制移動平臺按照所述微纖維的結(jié)構(gòu)進行移動，其中，所述第一部件用于生成微纖維，所述第一部件包括一個或多個通道，所述通道用于注入用于原材料，所述原材料用于生成所述結(jié)構(gòu)的微纖維；在第二部件為所述第一部件提供能量的情況下，控制所述移動平臺帶動所述第一部件移動制備微纖維。通過本申請解決了現(xiàn)有技術(shù)中的微纖維制備方法難以制造出符合要求的微纖維的問題，實現(xiàn)了對微纖維制備的可控性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及到微流體領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于微流體紡絲的三維生物打印方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

纖維作為一種長、薄、柔韌材料，因其復(fù)雜纖維狀三維結(jié)構(gòu)，通過折疊、捆扎、繅絲、編織等多種方式在體外構(gòu)建三維復(fù)雜組織，進而在制作各種生物醫(yī)用材料、組織功能材料等的高階裝配中得到廣泛應(yīng)用，成為促進具有復(fù)雜生物化學(xué)、生物物理因素的細(xì)胞或組織微環(huán)境的精確模擬、細(xì)胞體外三維培養(yǎng)不可或缺的一環(huán)。

目前，制備微纖維的方法主要有熔融紡絲、電紡絲和濕法紡絲等，都或多或少存在一定的不足，如在熔融紡絲和電紡絲過程中，高溫和揮發(fā)性溶劑的存在，限制了細(xì)胞、組織及其他生命活性物質(zhì)等的封裝，靜電紡絲材料必須在去除有機溶劑后才能用于細(xì)胞培養(yǎng)，且主要用作細(xì)胞培養(yǎng)的基底，不能直接包裹細(xì)胞；濕法紡絲體系雖不需要使用揮發(fā)性溶劑、條件溫和、生物相容性好，可以制備海藻酸鈣微纖維、海藻酸鈣/殼聚糖復(fù)合纖維等，制備的纖維也能直接包封生物分子和細(xì)胞，在體外進行細(xì)胞三維培養(yǎng)/共培養(yǎng)和微組織形成，但傳統(tǒng)的濕法紡絲難以制備出具有特殊結(jié)構(gòu)的微纖維，在纖維規(guī)律性、可控性、精密度等方面無法滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例提供了一種基于微流體紡絲的三維生物打印方法和系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中的微纖維制備方法難以制造出符合要求的微纖維的問題。

根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種基于微流體紡絲的三維生物打印方法，包括：獲取待制備的微纖維的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)為三維結(jié)構(gòu)；根據(jù)所述微纖維的結(jié)構(gòu)控制移動平臺按照所述微纖維的結(jié)構(gòu)進行移動，其中，所述第一部件用于生成微纖維，所述第一部件包括一個或多個通道，所述通道用于注入用于原材料，所述原材料用于生成所述結(jié)構(gòu)的微纖維；在第二部件為所述第一部件提供能量的情況下，控制所述移動平臺帶動所述第一部件移動制備微纖維。

進一步地，所述多個通道分為至少二組，其中，所述二組中的第一組通道用于注入第一原材料，第二組通道用于注入第二原材料，所述第一原材料為鞘流液；所述第一原材料用于同所述第二原材料生成三維實心微纖維；所述第二原材料優(yōu)選為海藻酸鈉，所述第一原材料優(yōu)選為氯化鈣。

進一步地，所述多個通道還包括第三組通道，所述第三組通道用于注入第三原材料，所述第三原材料用于生成所述結(jié)構(gòu)中的中空孔狀結(jié)構(gòu)；所述第三原材料優(yōu)選為芯流PVA水溶液。

進一步地，控制所述移動平臺帶動所述第一部件移動制備所述微纖維包括：控制所述移動平臺帶動所述第一部件移動并控制所述第一部件中的所述第三組通道中的部分或者全部的開和/或關(guān)，以生成所述微纖維中的孔狀結(jié)構(gòu)；和/或，控制所述第一部件的流速與所述移動平臺的運動速度相同以制備生成的微纖維；和/或，獲取設(shè)置的層數(shù)，控制所述第一部件的流速與所述移動平臺的運動速度相同進行逐層印刷以制備生成多層的微纖維。

進一步地，所述第一部件包括以下至少之一：微流控芯片、毛細(xì)管。

根據(jù)本申請的另一方面，還提供給了一種基于微流體紡絲的三維生物打印系統(tǒng)，包括：軟件，用于設(shè)計待制備的微纖維的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)為三維結(jié)構(gòu)；移動平臺，在所述軟件的控制下，根據(jù)所述微纖維的結(jié)構(gòu)進行移動；第一部件，被所述移動平臺帶動移動，用于在第二部件為所述第一部件提供能量的情況下生成微纖維，其中，所述第一部件用于生成微纖維，所述第一部件包括一個或多個通道，所述通道用于注入用于原材料，所述原材料用于生成所述結(jié)構(gòu)的微纖維，所述第一部件的流速被所述軟件控制。