一種多尺度通道的復(fù)合成形工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種移植替代物的制備方法，尤其是涉及一種含多尺度通道支架的復(fù)合成形工藝，應(yīng)用于生物制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]針對現(xiàn)在組織的缺失，例如癌癥切除、外傷性損傷等，需要制備一個類組織結(jié)構(gòu)去修補原來的受損組織。近年來隨著生物制造飛速發(fā)展讓人們看到可以制備器官的希望。在生物制造技術(shù)制備器官中最大的技術(shù)瓶頸之一就是讓制備的生物體實現(xiàn)血管化。如若無法形成血管化，生物體中的細胞會因為營養(yǎng)物質(zhì)傳輸不進去，本身代謝又出不來而壞死。因此，實現(xiàn)生物體血管化顯得尤為重要。在國外已經(jīng)證明了構(gòu)建通道結(jié)構(gòu)體可以刺激內(nèi)皮細胞使之內(nèi)皮化，然后長出血管。所以構(gòu)建通道結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在解決血管化的一個主要手段之一。
[0003]隨著生物制造技術(shù)的飛速發(fā)展，生物三維打印已經(jīng)成為現(xiàn)在主流的生物制造手段之一。通過生物三維打印構(gòu)建三維貫通通道結(jié)構(gòu)的水凝膠實體來解決血管化問題是被人廣為看好的一種手段。在國內(nèi)通過生物三維打印構(gòu)建三維多尺度通道結(jié)構(gòu)的研究還是一片空白，所以通過本專利所提到的方法構(gòu)建三維實體將對血管化的研究向前邁進一大步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種含多尺度通道支架的復(fù)合成形工藝，針對現(xiàn)階段本身三維血管化支架非常稀缺的現(xiàn)狀，從生物3D打印自動化生產(chǎn)大方向出發(fā)，開發(fā)了增減才工藝結(jié)合靜電紡絲工藝，通過同時使用這兩種工藝方法來制備這款含多尺度通道的支架，滿足現(xiàn)階段生物制造領(lǐng)域的要求，使現(xiàn)在大部分的支架都能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)制備，提高了支架的制備效率，保證了支架的制備質(zhì)量、精度要求和其他臨床性能要求。
[0005]為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
1.一種含多尺度通道支架的復(fù)合成形工藝，其特征在于，包括以下操作步驟:a.在接收平臺上打印支架的基底:首先配置普朗尼克F127材料和明膠材料，然后在生物3D打印機接收平臺上使用第一個噴頭打印一圈普朗尼克F127材料，重復(fù)5-6次形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，將配置好的明膠加熱至液態(tài)并保持，再使用生物打印機的第二個噴頭把液態(tài)明膠灌注入環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)使其填平，待明膠固化之后形成支架的基底。
[0006]b.打印犧牲材料立體結(jié)構(gòu):采用犧牲材料，并將生物3D打印環(huán)境維持在設(shè)定溫度下使?fàn)奚牧媳３帜z狀，根據(jù)所要求的通道尺寸及形狀進行噴頭型號的選擇及路徑規(guī)劃，使用生物3D打印機的第一個噴頭，在所述步驟a中制備的支架基底上打印一體連接的犧牲材料的立體結(jié)構(gòu)，立體結(jié)構(gòu)長寬在基底以內(nèi)。按設(shè)定路徑用第一個噴頭打印第一層，然后提升相應(yīng)高度打印第二層，打印設(shè)定層數(shù)后停止打印。
[0007]c.進行靜電紡絲工藝:配置聚己內(nèi)酯PCL JEPCL材料裝入生物打印機第三個料筒然后用第三個噴頭對步驟a和步驟b所形成的實體進行靜電紡絲工藝，在實體上紡織PCL，紡織一定時間之后停止紡織工藝。
[0008]d.封裝、交聯(lián)和成形通道:在步驟a所成形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)上繼續(xù)使用生物3D打印機的第一噴頭進行打印，按步驟a的環(huán)狀結(jié)構(gòu)輪廓打印，打印高度到達可以封裝步驟b中形成的立體結(jié)構(gòu)，打印完成之后使用生物3D打印機的第二噴頭把液態(tài)明膠灌注入環(huán)狀結(jié)構(gòu)中使其填平，待其固化之后便完成了封裝。然后控制環(huán)境溫度使支架冷卻使其中的犧牲材料普朗尼克F127液化，從事先留出的通道結(jié)構(gòu)中流出，便完成了宏觀通道的制備，把支架浸入交聯(lián)劑中進行交聯(lián)，交聯(lián)完成之后浸入二氯甲烷，支架中的PCL纖維溶解，這樣就形成了微觀尺度上的通道。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)點:
1.本發(fā)明構(gòu)建了一款內(nèi)含三維多尺度貫通通道結(jié)構(gòu)的水凝膠實體更好地模仿了體內(nèi)組織結(jié)構(gòu)，宏觀通道尺度可以從0.不等符合了體內(nèi)小血管如靜脈血管尺寸的大小，圍觀尺度保持在幾微米的范圍內(nèi)，符合毛細血管尺寸的大小。
[0010]2.本發(fā)明制備的血管化支架的內(nèi)部血管網(wǎng)絡(luò)通道呈現(xiàn)立體結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有的血管化支架還是二維居多的瓶頸，本發(fā)明還能選擇擠出犧牲材料的噴頭直徑來控制內(nèi)部通道尺寸。
[0011]3.本發(fā)明所使用的都是生物材料，所以生物相容性相對較好。而且全程都可以使用生物打印機來完成此工藝，自動化程度很高，結(jié)構(gòu)和尺寸靈活度非常大，可以按需打印，本發(fā)明具有更好的結(jié)構(gòu)多樣性和臨床適應(yīng)性。
[0012]4.本發(fā)明由于毛細血管采用的是靜電紡絲工藝，較細胞培養(yǎng)這種方式成形毛細血管更具有可控性，而且相對成形周期短了很多。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的工藝程序框圖。
[0014]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例在接收平臺上制備支架基底時打印基底外緣的狀況示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例在接收平臺上制備的支架基底的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例在支架基底上打印第一層犧牲材料立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明優(yōu)選實施例在支架基底上打印一定層數(shù)犧牲材料立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6是本發(fā)明優(yōu)選實施例在支架上進行靜電紡絲的示意圖。
[0019]圖7是本發(fā)明優(yōu)選實施例在支架上預(yù)留通道示意圖。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下:
實施例一:
參見圖1，本多尺度通道支架的復(fù)合成形工藝，其特征在于，包括以下步驟:
a.在接收平臺上打印支架的基底:首先配置普朗尼克F127材料和明膠材料，然后在生物3D打印機接收平臺上使用第一個噴頭打印一圈普朗尼克F127材料，重復(fù)5-6次形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，將配置好的明膠加熱至液態(tài)并保持，再使用生物打印機的第二個噴頭把液態(tài)明膠灌注入環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)使其填平，待明膠固化之后形成支架的基底； b.打印犧牲材料立體結(jié)構(gòu):采用犧牲材料，并將生物3D打印環(huán)境維持在設(shè)定溫度下使?fàn)奚牧媳３帜z狀，根據(jù)所要求的通道尺寸及形狀進行噴頭型號的選擇及路徑規(guī)劃，使用生物3D打印機的第一個噴頭，在所述步驟a中制備的支架基底上打印一體連接的犧牲材料的立體結(jié)構(gòu)，立體結(jié)構(gòu)長寬在基底以內(nèi)；按設(shè)定路徑用第一個噴頭打印第一層，然后提升相應(yīng)高度打印第二層，打印設(shè)定層數(shù)后停止打??；
c.進行靜電紡絲工藝:配置聚己內(nèi)酯PCL，把PCL材料裝入生物打印機第三個料筒然后用第三個噴頭對步驟a和步驟b所形成的實體進行靜電紡絲工藝，在實體上紡織PCL，紡織設(shè)定時間之后停止紡織工藝。
[0021]d.封裝、交聯(lián)和形成通道:在步驟a所成形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)上繼續(xù)使用生物3D打印機的第一噴頭進行