本實(shí)用新型涉及生物打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物構(gòu)建體打印裝置。

背景技術(shù)：

3D生物打印是指通過(guò)3D打印的原理和方法，將生物材料(包括天然生物材料和合成生物材料或細(xì)胞溶液)打印成為設(shè)計(jì)的三維結(jié)構(gòu)體，區(qū)別于普通的3D打印技術(shù)，生物3D打印技術(shù)生產(chǎn)的生物組織或器官還具有一定的生物學(xué)功能，需為細(xì)胞和組織的進(jìn)一步生長(zhǎng)提供條件，正是由于上述特性，生物3D打印技術(shù)在發(fā)展中，面臨著很多特定的技術(shù)問(wèn)題，特別是生物墨汁的制備和打印問(wèn)題。

傳統(tǒng)的3D生物打印方法通常是采用連續(xù)打印的方式將生物磚輸出到目標(biāo)位置并完成打印，打印過(guò)程中連續(xù)打印輸出的生物材料不止生物打印單元本身，還有其之間的黏合劑、水凝膠，這些材料被一起打印出來(lái)，由于黏合劑和水凝膠存在著分布不均的情況，生物打印單元的部分區(qū)域未涂覆黏合劑，使得部分生物打印單元在支持物上發(fā)生滑動(dòng)或掉落，存在著分散性較差，生物打印單元容易出現(xiàn)間斷不連續(xù)的情況。

為了將生物打印單元可靠地打印在支持物上，現(xiàn)有的一種方式為公開(kāi)號(hào)為CN103703119A的中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)，其通過(guò)預(yù)先構(gòu)建“劍山”的手段，制備細(xì)胞球，并將細(xì)胞球通過(guò)穿刺的手段把細(xì)胞球串在劍山上，以供其生長(zhǎng)并連接形成生物組織。該方案的不足之處在于：

1、在構(gòu)建生物組織的過(guò)程中、以及構(gòu)建生物組織以后取出的過(guò)程中，都容易損傷細(xì)胞，具體的，在構(gòu)建生物組織時(shí)，其需要通過(guò)針穿刺細(xì)胞體，這樣勢(shì)必會(huì)對(duì)其中的細(xì)胞造成嚴(yán)重的損害，另外，在構(gòu)建形成生物組織前體以后，取出的過(guò)程會(huì)受到來(lái)自針的機(jī)械力阻礙，容易對(duì)剛生成的生物組織前體的結(jié)構(gòu)及細(xì)胞造成損傷。

2、對(duì)于細(xì)胞體粒徑的要求較高，需要較大粒徑的細(xì)胞體才能實(shí)施，具體的，因?yàn)槠浼?xì)胞體粒徑要大于針的直徑，并且需要成幾何倍數(shù)的大粒徑，對(duì)于小粒徑的細(xì)胞體來(lái)說(shuō)，取放難度大、難以進(jìn)行有效的穿刺，另外，由于需要的細(xì)胞體比較大，所以單個(gè)細(xì)胞體內(nèi)的細(xì)胞數(shù)量就會(huì)非常多，這樣會(huì)出現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞體內(nèi)對(duì)于營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)要求比較高。

3、對(duì)于細(xì)胞體的均一性要求較高，若是細(xì)胞體自身粒徑差異就較大，若相鄰的細(xì)胞體太大，則細(xì)胞之間容易相互擠壓，影響空間構(gòu)型和細(xì)胞生長(zhǎng)，若細(xì)胞體太小，難以彼此連接，也會(huì)影響空間構(gòu)型和細(xì)胞生長(zhǎng)。

4、上述方案需要預(yù)先制備“劍山”，需要根據(jù)擬制備的組織，確定細(xì)胞體的粒徑大小和分布情況，以便配套準(zhǔn)備相應(yīng)粗細(xì)針體、針體分布及針體間間隙的劍山，不僅其自身制造起來(lái)就很復(fù)雜麻煩，而且受劍山針體排列方式的限制，在某一針體對(duì)應(yīng)的空間上，只能使用統(tǒng)一的細(xì)胞體，不能將不同大小的細(xì)胞體結(jié)合使用，這樣的方式限制了細(xì)胞組織的復(fù)雜程度和構(gòu)建的自由度和靈活程度，另外，這樣的方式也難以通過(guò)不同粒徑大小的微球相結(jié)合的方式生成生物組織(大粒徑球體、小粒徑球體相結(jié)合)。

此外，人們利用細(xì)胞和生物相容性材料混合制成生物墨汁，通過(guò)擠壓的方式將生物墨汁按照預(yù)設(shè)的目標(biāo)打印物體的三維構(gòu)建數(shù)字模型打印成型。為了實(shí)現(xiàn)比較好的成型，這種方式需要采用粘度比較高的生物相容性材料。因此在打印過(guò)程中，需要克服噴頭的機(jī)械外力作用來(lái)實(shí)現(xiàn)粘度比較高的生物墨汁打印，在打印過(guò)程中，生物墨汁中的細(xì)胞通常會(huì)損傷比較大，而且這種方式，為了保證足夠的細(xì)胞存活量，需要使用大量的細(xì)胞，無(wú)法實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的精確排布。另外，在實(shí)際打印過(guò)程中，生物打印單元與生物打印單元之間的排布、空間位置、磚之間的距離等對(duì)于實(shí)際組織或血管的成長(zhǎng)都有很大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服以上技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種生物構(gòu)建體打印裝置，能夠有利于避免部分生物打印單元在支持物上發(fā)生滑動(dòng)或掉落的情況，且能夠較好地保持生物打印單元的生物活性。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種生物構(gòu)建體打印裝置，其包括：支持物、第一涂覆部件、試劑供給裝置以及放置機(jī)構(gòu)，其中，

第一涂覆部件用于第一試劑涂覆在支持物的預(yù)設(shè)區(qū)域以形成粘合層；

試劑供給裝置用于將第一試劑供給至第一涂覆部件；以及

放置機(jī)構(gòu)用于將生物打印單元放置在粘合層上，以使生物打印單元被粘合在粘合層上，使得至少形成生物構(gòu)建體的一部分。

進(jìn)一步地，還包括第二涂覆部件，第二涂覆部件能夠在支持物的預(yù)設(shè)區(qū)域預(yù)先涂覆隔離介質(zhì)以形成隔離介質(zhì)層，粘合層通過(guò)隔離介質(zhì)層涂覆在支持物上。

進(jìn)一步地，放置機(jī)構(gòu)包括吸取部件，吸取部件能夠吸取生物打印單元并移動(dòng)至粘合層位置處釋放生物打印單元，以實(shí)現(xiàn)將生物打印單元粘合在粘合層上。

進(jìn)一步地，吸取部件能夠預(yù)先吸取液體并使吸取部件的吸取端形成液膜，生物打印單元被吸取部件吸取后保持在吸取部件的吸取端并與液膜接觸。

進(jìn)一步地，吸取部件包括至少一個(gè)吸取部位，每個(gè)吸取部位每次只吸取單個(gè)生物打印單元。

進(jìn)一步地，還包括用于盛放生物打印單元的打印單元試劑盒，打印單元試劑盒內(nèi)設(shè)有多個(gè)孔位，每個(gè)孔位用于存放單個(gè)生物打印單元。

進(jìn)一步地，吸取部件包括數(shù)個(gè)吸取部位，數(shù)個(gè)吸取部位能夠?qū)⑽〉臄?shù)個(gè)生物打印單元同時(shí)釋放至粘合層。

進(jìn)一步地，還包括控制機(jī)構(gòu)和用于對(duì)打印單元試劑盒內(nèi)的生物打印單元進(jìn)行位置捕捉的視覺(jué)系統(tǒng)，視覺(jué)系統(tǒng)能夠在捕捉到單個(gè)生物打印單元后向控制機(jī)構(gòu)發(fā)送反饋信號(hào)，控制機(jī)構(gòu)根據(jù)反饋信號(hào)控制吸取部件移動(dòng)至打印單元試劑盒中對(duì)應(yīng)的位置并吸取生物打印單元，繼而控制吸取部件移動(dòng)至粘合層位置處釋放生物打印單元。

進(jìn)一步地，還包括第三涂覆部件，用于在生物構(gòu)建體表面噴涂成型材料或支撐材料。

進(jìn)一步地，生物構(gòu)建體為管腔組織結(jié)構(gòu)，支持物為旋轉(zhuǎn)桿，預(yù)設(shè)區(qū)域?yàn)樾D(zhuǎn)桿的外壁。

優(yōu)選地，管腔組織結(jié)構(gòu)為血管前體。

由此，基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置通過(guò)在支持物的預(yù)設(shè)區(qū)域涂覆第一試劑以形成粘合層，生物打印單元粘合在粘合層上，也就是說(shuō)在支持物上打印生物打印單元之前，已經(jīng)在支持物的預(yù)設(shè)區(qū)域涂抹了可粘合生物打印單元的粘合層，實(shí)現(xiàn)了支持物和生物打印單元之間必然存在粘合層，改善了現(xiàn)有的生物打印單元同黏合劑被一起打印出來(lái)的方式存在生物打印單元的部分區(qū)域未涂覆黏合劑的情況，有利于避免了部分生物打印單元在支持物上發(fā)生滑動(dòng)或掉落的情況，相較于傳統(tǒng)打印中為了實(shí)現(xiàn)比較好的成型需要而采用粘度比較高的生物相容性材料和生物打印單元混合擠出的方案，本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置將粘合層和生物打印單元分別獨(dú)立地進(jìn)行分層打印和排布，避免了混合材料擠出時(shí)流動(dòng)性不佳、出料不連續(xù)，容易堵塞出口的問(wèn)題，避免了打印過(guò)程中為了克服噴頭的機(jī)械外力作用來(lái)實(shí)現(xiàn)粘度比較高的生物打印單元打印而對(duì)生物墨汁中的細(xì)胞造成較大損傷的問(wèn)題；此外，相較于現(xiàn)有的“劍山”的方案，本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置將生物打印單元通過(guò)粘合層粘附在支持物上，避免了針對(duì)生物打印單元中細(xì)胞體的穿刺而造成損傷，有利于保持生物打印單元的生物活性。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為通過(guò)本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置分層涂覆隔離介質(zhì)層和粘合層的支持物的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置中吸取部件抓取和放置生物打印單元的過(guò)程示意圖；

圖3為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置中第一種打印方式的打印過(guò)程示意圖；

圖4為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置中第二種打印方式的打印過(guò)程示意圖；

圖5為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)定位部件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置實(shí)施例中第一噴頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置實(shí)施例中第二噴頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置實(shí)施例中打印單元試劑盒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置實(shí)施例中打印單元試劑盒的俯視角度的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置實(shí)施例中旋生儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式是為了便于對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、所解決的技術(shù)問(wèn)題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征和帶來(lái)的技術(shù)效果有更進(jìn)一步的說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。此外，下面的本實(shí)用新型的實(shí)施方式中涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等詞語(yǔ)來(lái)限定零部件，僅僅是為了便于對(duì)相應(yīng)零部件進(jìn)行區(qū)別，如沒(méi)有另行聲明，上述詞語(yǔ)并沒(méi)有特殊含義，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。

如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“生物構(gòu)建體”是指，人工構(gòu)建的、含有細(xì)胞的二維或三維的結(jié)構(gòu)。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，生物構(gòu)建體是三維構(gòu)建體，組織前體，人工組織或人工器官。

術(shù)語(yǔ)“生物打印單元”是指通過(guò)本實(shí)用新型的裝置構(gòu)建生物構(gòu)建體的一種基本單元，其可用于多個(gè)領(lǐng)域，例如生物打印(如3D生物打印)、組織工程、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

優(yōu)選地，生物打印單元為微囊。

優(yōu)選地，微囊為生物磚。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型的生物磚可以具有的結(jié)構(gòu)和組成為：包含細(xì)胞的核層，其中，細(xì)胞能夠進(jìn)行生長(zhǎng)、增殖、分化或遷移，核層由生物可降解材料制成，并且為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供所需的物質(zhì)；和，封裝核層的殼層，殼層位于外側(cè)，由生物可降解材料制成，并且為內(nèi)部的核層和細(xì)胞提供力學(xué)保護(hù)，這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的生物磚可以作為生物3D打印的基礎(chǔ)單元。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型的生物打印單元的粒徑為0.5mm～3mm；

優(yōu)選地，本實(shí)用新型的生物打印單元為凝膠態(tài)微粒；具體的，本實(shí)用新型的裝置所制備的生物打印單元(生物磚)的核層和/或殼層可以為凝膠態(tài)。本實(shí)用新型的生物打印單元可以包含水凝膠。

優(yōu)選地，水凝膠包含海藻酸鹽、瓊脂糖、明膠、殼聚糖或其它水溶性或親水性聚合物。

優(yōu)選地，生物打印單元在生理環(huán)境下(例如4-37℃，例如pH在6-8之間)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地為生物磚；生物打印單元可以是多種并以混合物的形式存在，其可以各自獨(dú)立地為球形，或者任何期望的形狀(例如立方體，矩形棱柱，六棱柱，圓柱，或不規(guī)則的形狀)，優(yōu)選地，生物打印單元的尺寸各自獨(dú)立地為20-2000μm，例如30-1900μm，40-1800μm，50-1700μm，60-1600μm，70-1500μm，80-1400μm，90-1300μm，100-1200μm，200-1000μm，300-800μm，400-600μm，100-500μm；生物打印單元也可以各自獨(dú)立地為固體或半固體，例如凝膠態(tài)。

生物打印單元可以以混合物的形式存在。生物打印單元可以是分離的微囊。生物打印單元可以設(shè)置在容器中。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“生物打印”是指：利用生物材料(包括但不限于，生物分子例如蛋白質(zhì)，脂質(zhì)，核酸和代謝產(chǎn)物；細(xì)胞例如細(xì)胞溶液、含細(xì)胞的凝膠、細(xì)胞懸浮液、細(xì)胞濃縮物、多細(xì)胞聚集體和多細(xì)胞體；亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)例如細(xì)胞器和細(xì)胞膜；與生物分子相關(guān)的分子例如合成的生物分子或生物分子的類似物)的打印。如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“打印”是指，按照預(yù)定的模式沉積材料的過(guò)程。在本實(shí)用新型中，生物打印優(yōu)選地通過(guò)與自動(dòng)的或半自動(dòng)的、計(jì)算機(jī)輔助的三維原型裝置(例如生物打印機(jī))相匹配的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，在本實(shí)用新型中，“打印”(例如生物打印)可通過(guò)各種裝置來(lái)進(jìn)行，包括但不限于，使用打印機(jī)(例如3D打印機(jī)或生物打印機(jī))進(jìn)行打?。皇褂米詣?dòng)化或非自動(dòng)化機(jī)械過(guò)程(而非打印機(jī))進(jìn)行打?。煌ㄟ^(guò)手工放置或手工沉積(例如使用移液器)進(jìn)行打印。

如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“微囊”是指，含有細(xì)胞和生物相容性材料的微結(jié)構(gòu)(例如，微米級(jí)至毫米級(jí)的結(jié)構(gòu))，其中，細(xì)胞被包裹在所述生物相容性材料內(nèi)。本實(shí)用新型的微囊在生理環(huán)境下(例如4-37℃，例如pH在6-8之間，例如在生理環(huán)境的流體剪切力下)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，微囊具有在吸取或擠壓中不會(huì)造成微囊破碎的力學(xué)強(qiáng)度。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“組織”是指由形態(tài)相同或類似、機(jī)能相同的細(xì)胞群構(gòu)成的細(xì)胞集合體，并且通常還包含非細(xì)胞形態(tài)的物質(zhì)(稱為細(xì)胞間質(zhì)，例如基質(zhì)、纖維等)。組織可包括一種或多種細(xì)胞。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“人工組織”是指，不是通過(guò)天然組織生成或發(fā)育過(guò)程而形成的組織。人工組織可以是人為制造的組織，例如是對(duì)人工組織前體進(jìn)行培養(yǎng)得到的組織。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“人工組織前體”是指包含支持物以及多個(gè)本實(shí)用新型的微囊的物體，其中，至少一個(gè)微囊與支持物粘合。在某些實(shí)施方案中，人工組織前體包含支持物以及由微囊構(gòu)建的生物構(gòu)建體。在某些實(shí)施方案中，本實(shí)用新型的人工組織前體在培養(yǎng)、誘導(dǎo)等操作步驟后，能夠形成人工組織。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“粘合”是指不發(fā)生相對(duì)位移。在某些實(shí)施方案中，微囊或生物構(gòu)建體與支持物粘合，是指微囊或生物構(gòu)建體結(jié)合在支持物上。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“支持物”是指本實(shí)用新型的人工組織前體中，與微囊或由微囊構(gòu)成的生物構(gòu)建體粘合的，具有一定形狀的物體。支持物能夠提供相應(yīng)的區(qū)域，使生物構(gòu)建體完全固定(粘附)在其上。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“管腔”是指形狀為管狀、具有中空內(nèi)腔的器官，例如循環(huán)管腔、消化管腔、呼吸管腔、泌尿管腔或生殖管腔，例如血管，食管，氣管，胃，膽管，腸道(包括小腸和大腸，例如十二指腸、空腸、回腸、盲腸(包括闌尾)、升結(jié)腸、結(jié)腸右曲、橫結(jié)腸、結(jié)腸左曲、降結(jié)腸、乙狀結(jié)腸、直腸)，輸卵管，輸精管，輸尿管，膀胱或淋巴管)。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“人工血管”是指人為制造的血管替代物，其通常是管狀。在某些實(shí)施方案中，人工血管用于對(duì)狹窄、閉塞、擴(kuò)張、損傷或畸形的血管進(jìn)行重建或修補(bǔ)。在某些實(shí)施方案中，人工血管是對(duì)本實(shí)用新型的管狀人工組織前體進(jìn)行培養(yǎng)得到的。

如本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“生物相容性材料”是指：材料(以及其降解產(chǎn)物)對(duì)于細(xì)胞是無(wú)毒性的，并且在植入宿主(例如人體)后與宿主相容，不會(huì)造成顯著的或者嚴(yán)重的副作用，例如，不會(huì)對(duì)宿主(例如人體組織)造成毒害作用，不會(huì)引起宿主的免疫排斥反應(yīng)、過(guò)敏反應(yīng)或炎癥反應(yīng)等等。

如本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“生物可降解材料”是指這樣的材料，其能夠被細(xì)胞或生物體降解和吸收，并且其降解產(chǎn)物是生物相容性的。此類材料可以是天然來(lái)源的(例如來(lái)源于動(dòng)植物)，也可以是人工合成的。

在生物構(gòu)建體打印裝置的一個(gè)示意性實(shí)施例中，結(jié)合圖1～圖11所示，生物構(gòu)建體打印裝置包括：支持物29、第一涂覆部件21、試劑供給裝置以及放置機(jī)構(gòu)。第一涂覆部件21能夠?qū)⒂稍噭┕┙o裝置(圖中未示出)提供的第一試劑涂覆在支持物29的預(yù)設(shè)區(qū)域以形成粘合層B。放置機(jī)構(gòu)能夠?qū)⑸锎蛴卧狢放置在粘合層B上，以使生物打印單元C被粘合在粘合層B上。

在該示意性的實(shí)施例中，通過(guò)設(shè)置支持物29、第一涂覆部件21以及放置機(jī)構(gòu)，支持物29作為打印基體用于支撐生物打印單元C，通過(guò)第一涂覆部件21在支持物29的預(yù)設(shè)區(qū)域涂覆第一試劑以形成粘合層B，繼而放置機(jī)構(gòu)將生物打印單元C放置在粘合層B上，使得生物打印單元C粘合在粘合層B上，也就是說(shuō)在支持物29上打印生物打印單元C之前，已經(jīng)在支持物29的預(yù)設(shè)區(qū)域涂抹了可粘合生物打印單元C的粘合層B，實(shí)現(xiàn)了支持物29和生物打印單元C之間必然存在用于粘合生物打印單元C的粘合層B，改善了現(xiàn)有的生物打印單元同黏合劑被一起打印出來(lái)的方式存在生物打印單元的部分區(qū)域未涂覆黏合劑的情況，有利于避免了部分生物打印單元在支持物上發(fā)生滑動(dòng)或掉落的情況。

相較于傳統(tǒng)打印中為了實(shí)現(xiàn)比較好的成型需要而采用粘度比較高的生物相容性材料和生物打印單元混合擠出的方案，本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置能夠?qū)⒄澈蠈覤和生物打印單元C分別獨(dú)立地進(jìn)行分層打印和排布，避免了混合材料擠出時(shí)流動(dòng)性不佳、出料不連續(xù)，容易堵塞出口的問(wèn)題，避免了打印過(guò)程中為了克服噴頭的機(jī)械外力作用來(lái)實(shí)現(xiàn)粘度比較高的生物打印單元打印而對(duì)生物墨汁中的細(xì)胞造成較大損傷的問(wèn)題。

相較于現(xiàn)有的“劍山”的方案，本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置將生物打印單元通過(guò)粘合層粘附在支持物上，無(wú)需設(shè)置針，避免了針對(duì)生物打印單元中細(xì)胞體的穿刺而造成損傷，有利于保持生物打印單元的生物活性。而且本實(shí)用新型對(duì)于生物打印單元的均勻要求較低，只需將生物打印單元粘合在粘合層上即可，在打印過(guò)程中可以按需設(shè)置打印單元之間的間距，避免相鄰生物打印單元之間的相互擠壓。此外，本實(shí)用新型無(wú)需預(yù)先制備“劍山”，因而無(wú)需考慮“劍山”的設(shè)置位置，使用者可以根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)改變生物打印單元的分布情況，有利于提高生物構(gòu)建體的打印自由度和靈活程度，通過(guò)不同粒徑大小的生物打印單元的結(jié)合形成多樣的生物構(gòu)建體。

在本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置的一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施例中，結(jié)合圖1和圖7所示，生物構(gòu)建體打印裝置還包括第二涂覆部件16，第二涂覆部件16能夠在支持物29的預(yù)設(shè)區(qū)域預(yù)先涂覆隔離介質(zhì)以形成隔離介質(zhì)層A，粘合層B通過(guò)隔離介質(zhì)層A涂覆在支持物29上。在涂覆粘合層B之前通過(guò)第二涂覆部件16在支持物29的預(yù)設(shè)區(qū)域預(yù)先涂覆隔離介質(zhì)以形成隔離介質(zhì)層A，再通過(guò)第一涂覆部件21將粘合層B涂覆在隔離介質(zhì)層A上，涂覆隔離介質(zhì)層A的目的在于便于打印完成后將生物構(gòu)建體從支持物29整體脫落下來(lái)。優(yōu)選地，隔離介質(zhì)包括溫敏性水凝膠，一方面，利用溫敏性水凝膠的溫敏性，打印完成的生物構(gòu)建體能夠很輕松地從支持物29上整體脫落下來(lái)，另一方面，溫敏性水凝膠能夠方便將粘合層B和生物打印單元C吸附在支持物29上，保證生物打印單元C不脫落。

對(duì)于放置機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，放置機(jī)構(gòu)可以為傳統(tǒng)的連續(xù)打印噴頭，連續(xù)打印噴頭將生物打印單元C連續(xù)打印噴涂在粘合層B上，也可以優(yōu)選地采用抓取-放置的結(jié)構(gòu)形式，即：在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，放置機(jī)構(gòu)包括吸取部件15，吸取部件15能夠吸取生物打印單元C并移動(dòng)至粘合層B位置處釋放生物打印單元C，以使將生物打印單元C粘合在粘合層B上。吸取部件15能夠?qū)崿F(xiàn)抓取-放置的放置方式，一方面可以解決精準(zhǔn)打印及排布問(wèn)題，在打印過(guò)程中可以按需設(shè)置打印單元之間的間距，避免相鄰生物打印單元之間的相互擠壓。另一方面避免了傳統(tǒng)打印方式在打印過(guò)程中噴頭堵塞、磚排布不均等問(wèn)題。優(yōu)選地，吸取部件15包括至少一個(gè)吸取部位，每個(gè)吸取部位每次只吸取單個(gè)生物打印單元C，從而很好地實(shí)現(xiàn)了生物打印單元C的精確擺放，繼而將生物打印單元C一個(gè)一個(gè)擺放在粘合層B上進(jìn)行粘合，實(shí)現(xiàn)了高精度的生物構(gòu)建體的打印制造。其中，吸取部件15可以包括一個(gè)吸取部位，也可以優(yōu)選地包括數(shù)個(gè)吸取部位，數(shù)個(gè)吸取部位能夠?qū)⑽〉亩鄠€(gè)生物打印單元C同時(shí)釋放至粘合層B，這樣有利于提高打印效率，節(jié)省打印時(shí)間。

對(duì)于吸取部件15如何實(shí)現(xiàn)對(duì)生物打印單元C的吸取和釋放，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，結(jié)合圖2和圖7，吸取部件15能夠預(yù)先吸取液體并使吸取部件15的吸取端形成液膜，生物打印單元C被吸取部件15吸取后保持在吸取部件15的吸取端并與液膜接觸。本實(shí)施例中的吸取部件為移液槍，吸取端具體地為移液槍的槍口處，液膜由移液槍的槍口通過(guò)吸氣形成，在其余實(shí)施方式中，也可以采用吸液管、滴定管、注射器等來(lái)實(shí)現(xiàn)。預(yù)先吸入吸取部件15內(nèi)的液體可以潤(rùn)濕吸取部件15的吸取端，使得吸取部件15的吸取端形成液膜，該液膜可以在吸取部件15繼續(xù)吸取生物打印單元C時(shí)，避免吸取端與生物打印單元C直接接觸，從而可以防止生物打印單元C的形態(tài)及生物活性因與吸取端剛性接觸而受到損害和破壞。并且，由于液膜可以隔開(kāi)吸取端與生物打印單元C，即使粒徑小于吸取端吸取口直徑的生物打印單元C也可以在液膜及負(fù)壓的作用下被保持在吸取口處，因此，通過(guò)設(shè)置液膜還可以有效克服非吸入微粒獲取方式對(duì)生物打印單元C的粒徑要求，擴(kuò)大這種非吸入微粒獲取方式的適用范圍，使得更多規(guī)格及更多種類的生物打印單元C能夠在受到較小損傷的前提下被操控，而由于較小粒徑的生物打印單元C，其內(nèi)部包含的細(xì)胞數(shù)量相對(duì)較少，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)的需求相對(duì)較低，因此，利用液膜實(shí)現(xiàn)對(duì)較小粒徑生物打印單元C的非吸入式獲取，也有利于在打印過(guò)程中更好地維持生物打印單元C的生物活性，并有助于最終得到具有更好生物活性的生物構(gòu)建體。

此外，預(yù)先在吸取端所形成的液膜，可以對(duì)后吸取的生物打印單元C起到吸引作用，使得生物打印單元C不僅受到負(fù)壓作用，還同時(shí)受到液膜的表面張力作用，一方面，這可以減少吸取部件15所需施加的負(fù)壓，不僅能夠降低吸取技術(shù)要求，提高吸取成功幾率，還能夠減輕吸取力對(duì)生物打印單元C的損傷；另一方面，這也可以使生物打印單元C被更牢固地保持在吸取端的吸取口處，提高吸取過(guò)程的牢固性，并使得生物打印單元C在被移位的過(guò)程中能夠牢固地被保持在槍口處，不易掉落，提高移位過(guò)程的穩(wěn)定性及可靠性；再一方面，液膜可以使生物打印單元C被吸出直至被放置于設(shè)定打印位置的過(guò)程中始終處于液體環(huán)境中，而液體環(huán)境是生物打印單元C保持生物活性的一個(gè)重要因素，因此，通過(guò)設(shè)置液膜，可以使得生物打印單元C即使在移位過(guò)程中也仍然能夠保持良好的活性，提高生物打印的成功率。

為了配合吸取部件15每次只吸取單個(gè)生物打印單元C來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度打印，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，結(jié)合圖5、圖9和圖10所示，生物構(gòu)建體打印裝置還包括用于盛放生物打印單元C的打印單元試劑盒4，打印單元試劑盒4內(nèi)設(shè)有多個(gè)孔位24，每個(gè)孔位24用于存放單個(gè)生物打印單元C。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生物打印單元C的精確捕捉以便于對(duì)吸取部件15進(jìn)行準(zhǔn)確定位，如結(jié)合圖1、圖7以及圖10所示，生物構(gòu)建體打印裝置還優(yōu)選地包括控制機(jī)構(gòu)和用于對(duì)打印單元試劑盒4內(nèi)的生物打印單元C進(jìn)行位置捕捉的視覺(jué)系統(tǒng)14，視覺(jué)系統(tǒng)14能夠在捕捉到單個(gè)生物打印單元C后向控制機(jī)構(gòu)發(fā)送反饋信號(hào)，控制機(jī)構(gòu)根據(jù)反饋信號(hào)控制吸取部件15移動(dòng)至打印單元試劑盒4中對(duì)應(yīng)的位置并吸取生物打印單元C，繼而控制吸取部件15移動(dòng)至粘合層B位置處釋放生物打印單元C。其中視覺(jué)系統(tǒng)14優(yōu)選地由CCD相機(jī)組成，能夠易于實(shí)現(xiàn)對(duì)生物打印單元C在打印單元試劑盒4內(nèi)的位置的精確捕捉，繼而將位置信號(hào)反饋給控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)字控制，有利于提高打印效能。

作為對(duì)上述實(shí)施例的改進(jìn)，如圖8所示，生物構(gòu)建體打印裝置還包括第三涂覆部件20，用于在生物構(gòu)建體表面噴涂成型材料或支撐材料，通過(guò)設(shè)置第三涂覆部件20，打印成型的生物構(gòu)建體表面上噴涂有成型材料或支撐材料，用于保護(hù)或支撐打印成型的生物構(gòu)建體。

在上述實(shí)施例中，生物構(gòu)建體可以為非管腔組織結(jié)構(gòu)，此時(shí)支持物為平面基體；也可以優(yōu)選地為管腔組織結(jié)構(gòu)，此時(shí)支持物29優(yōu)選地為旋轉(zhuǎn)桿，預(yù)設(shè)區(qū)域?yàn)樾D(zhuǎn)桿的外壁。本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置尤其適用于打印管腔組織結(jié)構(gòu)，具體地管腔組織結(jié)構(gòu)為血管前體，成型材料或支撐材料包括生物相容性材料。如圖3和圖4所示，利用本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置的打印過(guò)程中，對(duì)于生物打印單元C的先后排布方式，可以選擇如圖3所示的“先圓周后直線陣列”的排布方式，也可以選擇如圖4所示的“先直線后圓周陣列”的排布方式。

下面以管腔組織結(jié)構(gòu)為血管前體、支持物29為旋轉(zhuǎn)桿為例結(jié)合圖5～圖11所示的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型生物構(gòu)建體打印裝置的打印過(guò)程如下：

如圖5所示，生物構(gòu)建體打印裝置的主體結(jié)構(gòu)包括基座1、第一噴頭組件2、第二噴頭組件3、打印單元試劑盒4、旋生儀5以及電控箱6，電控箱6內(nèi)設(shè)置有控制機(jī)構(gòu)。如圖6所示，在基座上設(shè)有立柱7，立柱7上設(shè)有光柵尺8和導(dǎo)軌10、直線電機(jī)9和分別對(duì)第一噴頭組件2和第二噴頭組件3進(jìn)行Z向升降控制的第一Z向運(yùn)動(dòng)模組12和第二Z向運(yùn)動(dòng)模組11。

如圖7所示，第一噴頭組件2主要由第一固定板13、視覺(jué)系統(tǒng)14、吸取部件15、第二涂覆部件16(優(yōu)選為噴頭)、第一驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌17以及第一驅(qū)動(dòng)氣缸18組成，視覺(jué)系統(tǒng)14、吸取部件15、第二涂覆部件16、第一驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌17以及第一驅(qū)動(dòng)氣缸18通過(guò)第一固定板13設(shè)置在立柱7的一側(cè)。如圖8所示，第二噴頭組件3主要由第二固定立板19、第三涂覆部件20、第一涂覆部件21、第二驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌22以及第二驅(qū)動(dòng)氣缸23組成，第三涂覆部件20、第一涂覆部件21、第二驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌22以及第二驅(qū)動(dòng)氣缸23通過(guò)第二固定立板19設(shè)置在立柱7的另一側(cè)。

如圖9和圖10所示，打印單元試劑盒4主要由孔板支架位于孔板支架25內(nèi)的孔板，孔板內(nèi)形成有多個(gè)孔位24、透視覺(jué)光源26以及第三驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌27組成。透視覺(jué)光源26的作用是提供透視覺(jué)光使得視覺(jué)系統(tǒng)14在光源的作用下更容易檢測(cè)到生物打印單元C。如圖11所示，旋生儀5主要由支座28、旋轉(zhuǎn)電機(jī)30、支持物29(旋轉(zhuǎn)桿)以及設(shè)置在支座28兩側(cè)的刮料繩31組成，旋轉(zhuǎn)電機(jī)30用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)桿的旋轉(zhuǎn)從而便于調(diào)整打印位置，刮料繩31用于對(duì)第一涂覆部件21、第二涂覆部件16以及第三涂覆部件20噴出多余的料液進(jìn)行刮磨，避免產(chǎn)生堵塞。

在打印過(guò)程中，首先，將第一噴頭組件2沿Z軸上移至安全距離，使第二涂覆部件16放下時(shí)不會(huì)撞至基座1上任何的物體。然后在第一驅(qū)動(dòng)氣缸18的作用下，第二涂覆部件16沿第一驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌17下行到限位底部。第一噴頭組件2在直線電機(jī)9的作用下，沿導(dǎo)軌10作X向運(yùn)動(dòng)至支持物29的打印范圍。第一噴頭組件2在第一Z向運(yùn)動(dòng)模組12的控制下，沿Z軸向往下至打印高度，第二涂覆部件16如圖1所示地噴出隔離介質(zhì)(溫敏性水凝膠)形成隔離介質(zhì)層A。噴完之后，第二涂覆部件16在第一驅(qū)動(dòng)氣缸18的作用下，沿第一驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌17上行至上限根部，第一噴頭組件2回到左側(cè)位置。

其次，將第二噴頭組件3沿Z軸上移至安全距離，使第一涂覆部件21放下時(shí)不會(huì)撞到下面的任何物體，然后在第二驅(qū)動(dòng)氣缸23的作用下，第一涂覆部件21沿第二驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌22下行到限位底部。第二噴頭組件3在直線電機(jī)9的作用下，沿導(dǎo)軌10作X向運(yùn)動(dòng)至支持物29的打印范圍，第二噴頭組件3在第二Z向運(yùn)動(dòng)模組11的控制下，沿Z向往下至打印高度，第一涂覆部件21噴出第一試劑以形成如圖1所示的粘合層B。噴完之后，第一涂覆部件21在第二驅(qū)動(dòng)氣缸23的作用下，沿第二驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌22上行至上限根部，第二噴頭組件3回到右側(cè)位置。

在旋轉(zhuǎn)桿噴好兩層材料之后，將進(jìn)行粘合生物打印單元C的工作。首先是采用視覺(jué)系統(tǒng)14對(duì)生物打印單元C進(jìn)行定位。由于視覺(jué)系統(tǒng)14不對(duì)堆疊的物體進(jìn)行識(shí)別，因此需要把每個(gè)生物打印單元C放在單獨(dú)的孔位24里，以防形成堆疊。這點(diǎn)在生物打印單元C制備的時(shí)候就已經(jīng)做好了，保證每個(gè)孔位24里只有一個(gè)生物打印單元C。此時(shí)只需將視覺(jué)系統(tǒng)14中的相機(jī)鏡頭中心對(duì)準(zhǔn)孔位24上的圓圈范圍，在該范圍內(nèi)只有一個(gè)生物打印單元C，因此很快就能識(shí)別出生物打印單元C，并準(zhǔn)確定位。具體實(shí)施如下：在程序設(shè)定后，將視覺(jué)系統(tǒng)14中的相機(jī)鏡頭的中心對(duì)準(zhǔn)孔板內(nèi)左上角第一個(gè)孔位24，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)26沿著第三驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌27做Y向運(yùn)動(dòng)，第一噴頭組件2做X向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)第一噴頭組件2做Z向運(yùn)動(dòng)，使相機(jī)鏡頭頂端與被捕捉物體保持預(yù)設(shè)的距離，此時(shí)，生物打印單元C正好位于相機(jī)焦距范圍內(nèi)，且該范圍內(nèi)只有一個(gè)生物打印單元C，因此，實(shí)現(xiàn)了生物打印單元C的快速捕捉定位。

在得到第一噴頭組件2的中心位置后，控制機(jī)構(gòu)自動(dòng)換算出與吸取部件15的X、Y的坐標(biāo)值。在控制機(jī)構(gòu)的作用下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)26沿著第三驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌27做Y向運(yùn)動(dòng)做Y向運(yùn)動(dòng)，第一噴頭組件2做X向運(yùn)動(dòng)，使吸取部件15對(duì)準(zhǔn)捕捉的生物打印單元C中心。同時(shí)，第一噴頭組件2做Z軸下行運(yùn)動(dòng)到設(shè)定距離后，如圖2所示，吸取部件15開(kāi)啟吸氣功能，吸住生物打印單元C，使其不掉落。第一噴頭組件2沿Z向上行至安全距離，再沿X向運(yùn)動(dòng)到支持物29需擺放生物打印單元C的位置，第一噴頭組件2沿Z軸向下運(yùn)動(dòng)行至程序設(shè)定高度，吸取部件15自動(dòng)開(kāi)啟吹氣功能，將生物打印單元擺放到支持物29上，第一顆生物打印單元擺放完畢。重復(fù)之前的動(dòng)作，在放第二顆生物打印單元C的時(shí)候，根據(jù)生物打印單元C與排列要求的不同，作為支持物29的旋轉(zhuǎn)桿將自動(dòng)移動(dòng)相應(yīng)的距離，以實(shí)現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)桿上精確排布。以此類推，從而實(shí)現(xiàn)圖3和圖4所示的重復(fù)打印，直到生物打印單元C將旋轉(zhuǎn)桿表面鋪滿，結(jié)束生物打印單元C的擺放，第一噴頭組件2回到左側(cè)位置。

最后，移動(dòng)第二噴頭組件3，將第三涂覆部件20移動(dòng)到打印位置，噴出成型材料或支撐材料(例如最外層的生物相容性材料)，打印過(guò)程完畢。

以上結(jié)合的實(shí)施例對(duì)于本實(shí)用新型的實(shí)施方式做出詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)精神的情況下對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、等效替換和變型仍落入在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。