[發明專利]一種便攜式原位生物3D打印機

有效

• 申請號: 202110530034.1
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113290855B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 尹天源;劉媛媛;張毅;簡志安;陸春翔;胡俊超;王斌;郭子龍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B29C64/20
• 分類號: B29C64/20;B29C64/112;B29C64/118;B29C64/321;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發明公開了一種便攜式原位生物3D打印機，包括靜電紡絲模塊、噴霧擠出模塊、生物材料擠出模塊、握把模塊、材料進給模塊、高壓靜電噴嘴、第一注射器、象鼻噴嘴、第二注射器、第二絲杠步進電機、第二推桿、導軌、U型插拔銷、定位套筒、陣列式擠出針頭、第三注射器、第一切換開關、第二切換開關、第三切換開關、啟動開關、液晶顯示屏、第一絲杠步進電機、第一推桿、第三絲杠步進電機、第三推桿。本發明能夠進行多種模式的復合打印以實現創面的愈合效果，整體打印機具有整體結構緊湊、體積小便攜性好的優點。

技術領域

本發明涉及3D打印領域，更具體的說是涉及一種便攜式原位生物3D打印機。

背景技術

創面的種類紛繁多樣，日常生活中最常見的是急性創面(割傷、刺傷)以及慢性創面(燒傷)，其中燒傷是最常見的一種創面。燒傷是一種由物理或化學因素，如熱力、化學、電流及放射線等所引起的常見的外傷性疾病。小面積燒傷僅引起皮膚和(或)黏膜組織或相應的深層組織的損傷。但較大面積的燒傷，可引起機體的各個系統出現不同程度的功能、代謝和形態變化，使傷員全身出現嚴重的反應和內臟損害，發生休克、膿毒癥和多臟器功能衰竭等并發癥，死亡率很高。燒傷創面的愈合及治療過程復雜，時間較長。

燒傷治療主要分為藥物治療，敷料治療，手術治療和其他。其中敷料治療占比最多，2019年占總市場將近59.6％。因此敷料治療依然是目前燒傷創面治療最主要的方式之一，就創面愈合過程而言一般分為四個過程：I止血階段II炎癥階段III肉芽形成階段IV重塑階段，這個過程需要止血、抑菌、生長因子以及多種細胞的配合等，然而目前的敷料尚未滿足這一系列的要求，且存在諸多缺陷(1、易有棉線脫落形成異物2、不能吸收過多滲液，容易浸漬周圍皮膚3、容易干燥、創面粘連，造成再次損傷4、浸漬后，細菌容易入侵5、更換頻繁，費時且患者痛苦6、涂抹過多容易造成傷口浸漬7、不能涂抹在正常皮膚上8、需要二級敷料固定等)，因此找到一種面向創面精準管理的修復方式成為關鍵。

原位生物3D打印定義為在臨床環境中直接打印生物墨水以在缺損處填補修復組織或器官，該技術旨在修復和重建有缺陷的組織，這些組織通常涉及曲面甚至更復雜的幾何形狀，而常規的3D打印技術通常僅限于平坦的基材。近年來該領域發展迅速，各種研究表明這種方法的巨大潛力，尤其是在皮膚，骨骼和軟骨修復方面。因為它消除了在組織發育中起關鍵作用的生物微環境，而創面愈合過程急需這樣的微環境。相比之下，體外方法主要需要重現天然組織微環境，其具有必要的生長因子、細胞和抑菌的物質，以獲得更好的細胞活性、增殖、分化和遷移，這是發育功能組織(皮膚)或器官所必需的。這些因素的自然存在、簡單性、易操縱性、較低的成本、較低的勞動力投入以及潛在的較少的監管障礙使得原位方法比體外方法更具有效。

原位3D打印的方式分為兩種：裝配有單獨生物打印單元的機械臂或手持式設備。手持式生物打印方法涉及具有生物打印單元的高度便攜式設備，該設備允許以直接寫入方式將具有特定活細胞的生物材料沉積。與大型的機械臂相比，手持式生物制造工具具有許多優點：(a)隨時間變化的傷口狀況具有靈活性；(b)在天然組織的縫隙內或懸垂下方沉積生物墨水的自由度；(c)尺寸較??；(d)易于在臨床位置和消毒內移入/移出；(e)降低了設備成本。典型的手持設備包含手柄，一個或多個生物墨水盒，噴嘴，光固化單元以及電動或氣動擠出系統?，F有國內外代表性組織器官修復用原位生物3D打印手持設備代表有：2020年多倫多大學RichardY Cheng團隊開發的一種手持式皮膚3D打印機，2020年美國內布拉斯加大學林肯校區Carina S.Russell團隊研發了一種手持式3D打印裝置來用于骨骼肌的損傷治療，2017年澳大利亞伍倫貢大學Cathal D O’Connell研究團隊介紹了一種用于軟骨損傷治療的生物筆(Biopen)，2015年山東青島大學開發出基于小型化和集成化的電池供電電子紡絲設備(BOEA)等。但是，針對于創面修復的過程，在選擇潛在的細胞外基質成分進行組織修復和功能復合，包括清創止血、細胞打印、抑菌藥物釋放等方面，這些手持設備均難以達成這一功能。

因此，提供一種面向創面精準管理的便攜式原位生物3D打印機，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容