[發明專利]一種構建具有異質功能纖維和血管通道的纖維束/組織結構的方法

有效

• 申請號: 202110598763.0
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113215101B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 熊卓;方永聰;張婷
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12N5/079
• 分類號: C12N5/079;C12N5/077;C12N5/071;A61L27/16;A61L27/18;A61L27/20;A61L27/22;A61L27/24;A61L27/38;A61L27/50;B33Y70/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王春霞

1.一種構建具有異質功能纖維和血管通道的神經纖維束或肌肉纖維束的方法，包括如下步驟：

S1、根據神經纖維束或肌肉纖維束的血管通道和多級結構設計預定義圖案，并依此設置套筒；

S2、在所述套筒內載入分別載有相應細胞的生物墨水，經擠出得到含異質功能纖維和血管通道的神經纖維束或肌肉纖維束；

所述神經纖維束由運動和感覺神經纖維細胞、血管、基質細胞和神經外膜形成；

所述肌肉纖維束由骨骼肌細胞、神經纖維細胞、血管、基質細胞和肌外膜形成；

所述神經纖維束或所述肌肉纖維束的直徑為500μm~2000μm；

所述神經纖維束或所述肌肉纖維束中單根纖維束的直徑為50μm~250μm；

所述神經纖維束或所述肌肉纖維束中血管通道的直徑為50μm~500μm；

所述神經纖維束或所述肌肉纖維束中神經外膜或肌外膜的厚度為10μm~200μm；

所述生物墨水為下述1）、3）、4）、5）或2）-4）、6）：

1）載神經來源細胞的生物墨水；

2）載肌肉來源細胞的生物墨水；

3）載基質細胞的生物墨水；

4）載血管生成細胞的犧牲生物墨水；

5）載神經外膜材料的生物墨水；

6）載肌外膜材料的生物墨水；

所述生物墨水中細胞的密度為10⁶/mL~10⁸/mL；

所述生物墨水中凝膠材料的質量-體積濃度為10~100mg/mL；

采用高壓氣體同步驅動或采用多個注射泵分別驅動所述生物墨水的擠出；

所述高壓氣體的氣動壓力為1~100kPa；

所述注射泵的擠出速率為0.01~10mL/h。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物墨水為含細胞的天然高分子水凝膠和/或合成高分子水凝膠。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述天然高分子水凝膠為透明質酸、纖維蛋白原、海藻酸鈉、明膠、膠原、殼聚糖、絲素蛋白、硫酸軟骨素、白蛋白以及它們的甲基丙烯酰化產物中的至少一種；

所述合成高分子水凝膠為聚乙二醇、聚丙烯醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚環氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚磷腈、聚N-異丙基丙烯酰胺類水凝膠以及它們的甲基丙烯酰化產物中的至少一種。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述神經來源細胞由神經細胞和施旺細胞組成；

所述肌肉來源細胞為骨骼肌細胞；

所述基質細胞為神經或肌肉組織中結締組織細胞；

所述血管生成細胞為內皮細胞以及平滑肌細胞、周細胞和成纖維細胞中的至少一種；

所述神經外膜材料或所述肌外膜材料為細胞外基質材料。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法還包括下述步驟A）-B）：

A）將所述神經纖維束或所述肌肉纖維束進行3D打印，構建仿生的神經組織結構或肌肉組織結構；

B）所述3D打印結束后，經整體交聯，同時溶出犧牲墨水，即得到具有異質功能纖維和血管通道的神經組織結構或肌肉組織結構。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：步驟A）中，在空氣中、交聯液中或懸浮介質中進行所述3D打印；

所述交聯液為氯化鈣溶液或凝血酶溶液；

所述懸浮介質為具有自愈合特性的水凝膠材料，具體為超分子自愈合水凝膠和/或微凝膠結構；

在所述懸浮介質中進行所述3D打印時，經所述整體交聯后，還包括溶出所述懸浮介質的步驟；

所述懸浮介質的去除方法包括溫度變化、搖晃、水洗和酶溶解方式中至少一種；

步驟B）中，所述整體交聯方法包括光照交聯、離子交聯、溫度交聯、酶交聯和共價交聯方式中至少一種；

所述犧牲墨水的犧牲方式為溫度變化、pH變化和離子作用中至少一種。