利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法及專用設(shè)備的制作方法
【專利摘要】利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法和專用設(shè)備，屬于組織工程【技術(shù)領(lǐng)域】。該發(fā)明基于溶芯技術(shù)和細胞組裝技術(shù)，將各種細胞生長因子、抑制因子或藥物復合到可交聯(lián)/聚合的水凝膠材料中，從噴頭中擠出的絲狀水凝膠經(jīng)交聯(lián)/聚合、合成高分子復合、培養(yǎng)液洗滌處理后纏繞堆積在旋轉(zhuǎn)內(nèi)芯上，含不同類型種子細胞的水凝膠和粘附內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞的水凝膠分別形成主體部分和血管、神經(jīng)系統(tǒng)，成形完畢后溶除內(nèi)芯并培養(yǎng)一段時間后得到具有螺旋狀血管和神經(jīng)的組織器官。本發(fā)明工藝簡單且易于成形血管和神經(jīng)系統(tǒng)，特別適用于成形傳統(tǒng)組織工程難以成形的具有內(nèi)腔的組織器官，制備的組織器官可貼敷于病損組織器官處或者直接移植體內(nèi)替換病損組織器官。
【專利說明】利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法及專用設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法及專用設(shè)備，屬于組織工程領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 人體病損組織和器官的修復和替代是本世紀令人矚目的科學前沿，也是一項亟 需解決的科學難題。由于活體組織器官移植存在供體短缺以及免疫排斥風險大等固有弊 端，難以成為解決該問題的有效途徑。據(jù)此，以提高此類疾患治療水平為目的的組織工程 (Tissue Engineering)應(yīng)運而生，組織工程旨在體外構(gòu)建細胞和材料的三維結(jié)構(gòu)體，通過 適當?shù)呐囵B(yǎng)和訓練后發(fā)展成具有和天然組織類似結(jié)構(gòu)和功能的可移植替代物。近年來，組 織工程一直是國內(nèi)外研究的熱點，發(fā)展迅速并取得了諸多成果，但就其產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域而言， 目前主要集中在結(jié)構(gòu)相對簡單的骨組織工程和皮膚組織工程等少數(shù)幾個領(lǐng)域。究其原因， 很重要的一點就是，現(xiàn)有的組織工程結(jié)構(gòu)體的體外構(gòu)建方法（如電紡絲、模鑄法等）難以構(gòu) 建具有天然組織類似的復雜的血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，致使結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的細胞存活率低，因此難以 實現(xiàn)大塊組織的構(gòu)建。
[0003] 傳統(tǒng)的組織工程遵循"細胞-支架復合"的"自上而下"的構(gòu)建思路，即先成形支 架，再把細胞種植到支架上。但是，當支架尺寸和復雜度提高到一定程度時，支架成形和細 胞復合的難度將大大增加。細胞三維受控組裝技術(shù)（Wang X H，Yan Y N，Zhang R J. Rapid prototyping as a tool for manufacturing bio-artificial livers. Trends in Biotech nology，2007, 25(11) :505-513.)，即細胞3D打印技術(shù)，遵循"支架-細胞"一體化構(gòu)建的思 路。在細胞打印過程中，細胞（或細胞聚集體）與溶膠（水凝膠的前驅(qū)體）同時置于或者 含細胞的培養(yǎng)液單獨置于打印機的噴頭中，由計算機控制含細胞液滴的沉積位置，在指定 的位置逐點打印，在打印完一層的基礎(chǔ)上繼續(xù)打印另一層，層層疊加形成三維多細胞-凝膠 體系。細胞打印技術(shù)的特點是可以保證細胞密度和分布的均勻性，并且可以實現(xiàn)多種細胞 的共同組裝和定點排布。但是氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的有效輸送問題，即"血管化問題"仍然是該 方法構(gòu)建可移植復雜組織器官的瓶頸問題。
[0004] 現(xiàn)有的通過細胞3D打印成形的組織器官都是按照一層一層的平面堆積而成的， 因其成形的固有特點，微通道（血管）的成形依賴于成形精度及材料的性質(zhì)。而且對于具 有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)組織器官的成形，依靠平面堆積的細胞打印技術(shù)在其成形過程中不可避免地需 要增加支架或者轉(zhuǎn)動成形臺或噴頭方位，大大增加了設(shè)計和成形的難度，有時甚至還無能 為力。
[0005] 中國專利文獻CN1654028提出一種利用溶芯法制造管網(wǎng)狀支架的方法，先利用水 溶性、無生物毒性的材料制造支架的內(nèi)芯，然后將生物相容性材料涂覆在支架內(nèi)芯上，經(jīng)風 干后用蒸餾水溶除支架內(nèi)芯。該方法只能成形結(jié)構(gòu)較簡單的管網(wǎng)狀支架，對于具有復雜血 管的組織器官的成形無能為力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)的組織工程中難以構(gòu)建具有復雜血管和神經(jīng)結(jié)構(gòu)的 空腔類組織器官，提供一種基于旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法及專用設(shè)備。該方法在細 胞受控組裝技術(shù)和溶芯技術(shù)的基礎(chǔ)上，目的在于提供一種新的組織器官的制備方法，便于 制備具有螺旋網(wǎng)狀血管和神經(jīng)的組織器官，特別適用于制備具有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的組織器官。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0008] 利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的工藝方法，其特征在于本發(fā)明的專用設(shè)備包括支 撐裝置、多噴頭組件、運動機構(gòu)、成形裝置以及控制系統(tǒng)；所述支撐裝置包括支撐腿和底板； 所述運動機構(gòu)采用導軌-滑塊機構(gòu)，包括X向?qū)к?、X向滑塊、Y向?qū)к墶⒌谝?Y向滑塊、第 二Y向滑塊、Z向?qū)к?、Z向滑塊，所述X向?qū)к壴O(shè)在底板上，Z向?qū)к壒探釉赬向滑塊上，Y 向?qū)к壒探釉赯向滑塊上；所述多噴頭組件至少含有六個噴頭，包括至少兩個擠壓式噴頭 和四個噴灑式噴頭，兩個擠壓式噴頭的噴嘴內(nèi)徑分別為200 μ m?1mm和50 μ m?500 μ m， 噴灑式噴頭噴嘴的網(wǎng)孔直徑為50 μ m?100 μ m，噴頭分兩組分別安裝在第一 Y向滑塊和第 二Υ向滑塊上；所述成形裝置包括成形容器、支架和電機，成形容器安裝在底板上并處于噴 頭組件的下部，支架安裝在成形容器內(nèi)并與電機輸出軸相連。
[0009] 本發(fā)明所述專用設(shè)備其特征在于：所述支架的結(jié)構(gòu)為兩端呈圓柱狀、中間為棱柱 狀，材料為不銹鋼或者鈦合金。
[0010] 本發(fā)明所述專用設(shè)備其特征在于：所述第一 Υ向滑塊和第二Υ向滑塊上分別開有 與Υ向?qū)к壠叫械牡谝恍к壓偷诙к?，第一小導軌和第二小導軌上分別安裝第一小 滑塊）和第二小滑塊，第一小滑塊和第二小滑塊上開有可固定噴頭的孔。
[0011] 利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：
[0012] 1)材料制備：
[0013] 制備0. 2?20% (w/v)水凝膠溶液、1?10% (w/v)交聯(lián)劑/聚合液、0. 1?10% (w/v)合成高分子溶液、0. 2?10% (w/v)明膠溶液和細胞培養(yǎng)液；分離或者誘導種子細 胞，種子細胞密度為1X 1〇3?1X 1〇6個/mL，將種子細胞與水凝膠溶液按1?9 :9?1體 積比混合制成含種子細胞的水凝膠溶液；分離或者誘導神經(jīng)細胞和內(nèi)皮細胞，并制成細胞 懸液，神經(jīng)細胞懸液和內(nèi)皮細胞懸液密度均為IX 1〇3?IX 1〇8個/mL;
[0014] 2)內(nèi)芯制備
[0015] 當制備具有內(nèi)腔的組織器官時，根據(jù)所要制備組織器官的內(nèi)腔形狀，用三維繪圖 軟件設(shè)計其三維模型，用快速成形法制作具有此內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的模具，當成形實體的組織器官 時，模具是直徑厚8?10mm的圓柱；將支架放入模具中央，往模具中加入明膠溶液后降低溫 度至8?1(TC使明膠固化，打開模具得到中心帶支架的組織器官內(nèi)芯，在帶支架的組織器 官內(nèi)芯外涂覆水凝膠，并用交聯(lián)劑/聚合液進行交聯(lián)/聚合；
[0016] 3)成形
[0017] 將含種子細胞的水凝膠溶液和不含細胞的水凝膠溶液分別裝入第一擠壓式噴頭 和第二擠壓式噴頭中，交聯(lián)劑/聚合液、神經(jīng)細胞懸液、內(nèi)皮細胞懸液以及合成高分子溶液 分別裝入第四噴灑式噴頭、第二噴灑式噴頭、第一噴灑式噴頭和第三噴灑式噴頭中，在成形 容器內(nèi)裝入細胞培養(yǎng)液，將支架安裝在成形容器內(nèi)并與電機輸出軸相連，將待成形組織器 官的模型導入控制系統(tǒng)后，啟動成形設(shè)備，開始堆積成形；在成形過程中，支架繞Y負向做 旋轉(zhuǎn)運動，噴頭做平移運動，當成形組織器官的主體部分時，第一擠壓式噴頭運動到指定位 置擠出含種子細胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時裝有交聯(lián)劑/聚合液的第四噴灑式噴頭運 動到第一擠壓式噴頭的正后方噴灑出交聯(lián)劑/聚合液對其進行交聯(lián)/聚合；當成形血管時， 第二擠壓式噴頭運動到指定位置擠出不含細胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時第四噴灑式噴 頭運動到第二擠壓式噴頭正后方，第一噴灑式噴頭和第三噴灑式噴頭分別運動到第二擠壓 式噴頭正前方，在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)芯帶動下，新纏繞的水凝膠依次運動至第四噴灑式噴頭下進行 交聯(lián)/聚合，經(jīng)過培養(yǎng)液進行洗滌，至第一噴灑式噴頭、第三噴灑式噴頭下進行噴灑內(nèi)皮細 胞和復合合成高分子溶液；當成形神經(jīng)時，第二擠壓式噴頭運動到指定位置擠出不含細胞 的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時第四噴灑式噴頭運動到第二擠壓式噴頭正后方，第二噴灑式 噴頭和第三噴灑式噴頭分別運動到第二擠壓式噴頭正前方，在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)芯帶動下，新纏繞 的水凝膠依次運動至第四噴灑式噴頭下進行交聯(lián)/聚合，經(jīng)過培養(yǎng)液進行洗滌，至第二噴 灑式噴頭、第三噴灑式噴頭下進行噴灑神經(jīng)細胞和復合合成高分子；如此反復纏繞堆積直 至形成含內(nèi)芯的組織器官前體；
[0018] 4)后續(xù)處理
[0019] 將含內(nèi)芯的組織器官前體置于恒溫箱中培養(yǎng)，溶除內(nèi)芯后取出支架，經(jīng)培養(yǎng)后形 成回轉(zhuǎn)體狀組織器官，神經(jīng)和血管以螺旋狀貫穿其中。
[0020] 本發(fā)明所述制備組織器官的方法，其特征在于：所述的種子細胞為具有分化能力 的干細胞或具有生理活性的成體細胞；所述的干細胞為脂肪干細胞、胚胎干細胞、血液干細 胞、骨髓干細胞、誘導型多功能干細胞，所述成體細胞為脂肪細胞、肝細胞、膀胱細胞、淋巴 細胞、心肌細胞或腎細胞；所述水凝膠為復合了明膠、膠原、基質(zhì)膠、卡拉膠、殼聚糖、瓊脂、 透明質(zhì)酸、基質(zhì)膠、彈性蛋白和層粘素中一種或多種的海藻酸鈉或纖維蛋白原溶液；所述的 水凝膠中可復合各種細胞凍存劑、細胞生長因子、藥物和抗凝血劑；細胞凍存劑為二甲基亞 砜（DMS0)、甘油和右旋糖中的一種或多種復合物；所述的細胞生長因子為血管內(nèi)皮生長因 子（VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子（b-FGF)、肝細胞生長因子（HGF)、人血小板衍化生長 因子（PDGF-BB)和轉(zhuǎn)化生長因子β UTGF-β 1)中的一種或多種復合物；所述的藥物為抗腫 瘤藥物，該抗腫瘤藥物為黃芪多糖、順式二氨基二氯絡(luò)鉬（DDP)、絲裂霉素（MMC)，5-氟尿嘧 啶（5-FU)、抗過敏藥物、抗生素、病毒疫苗中的一種或多種復合物；所述的抗凝血因子為肝 素、紫杉醇中的一種或多種復合物；所述合成高分子溶液的溶質(zhì)為聚氨酯、聚己內(nèi)酯、聚碳 酸酯、聚乙二醇、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚酯和聚羥基酸酯中的一種或者多種，溶劑為 四乙二醇或1，4_二氧六環(huán)。
[0021] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果：
[0022] ①本發(fā)明將溶芯法和3D打印方法結(jié)合起來，能成形傳統(tǒng)3D打印方法難以成形的 具有內(nèi)腔的組織器官；
[0023] ②多噴頭的使用可實現(xiàn)多種細胞非均質(zhì)成形以及表面復合處理，滿足天然組織器 官對多種細胞的要求；
[0024] ③在水凝膠表面噴灑內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞的血管（神經(jīng)）形成方式能成形具有復雜 結(jié)構(gòu)的血管（神經(jīng)），合成高分子溶液形成的薄膜提高了水凝膠表面粘附的內(nèi)皮（神經(jīng)）細 胞數(shù)目，有效促進血管（神經(jīng)）的形成；
[0025] ④成形過程中細胞培養(yǎng)液既能為細胞提供營養(yǎng)物質(zhì)又可以洗滌凝膠表面的交聯(lián) 劑/聚合液及合成高分子中的有機溶劑，減小其對細胞的損傷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明的專用設(shè)備三維結(jié)構(gòu)簡圖。
[0027] 圖2為第一 Y向滑塊的三維結(jié)構(gòu)簡圖。
[0028] 圖3為本發(fā)明的組織器官成形過程示意圖。
[0029] 圖4為本發(fā)明的組織器官成形工藝流程圖。
[0030] 圖5a為不含細胞的水凝膠；圖5b為噴上內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞后的水凝膠；圖5c為 噴灑合成高分子溶液后的水凝膠。
[0031] 圖6為本發(fā)明的組織器官的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032] 圖中：101 -底板；102 -成形容器；103 -支架；104 -第一噴灑式噴頭；105 -第二噴 灑式噴頭；106 - Z向滑塊；107 - Y向?qū)к墸?08 -第三噴灑式噴頭；109 -第一小滑塊；110 -第一小導軌；111 -第一 Y向滑塊；112 -第二Y向滑塊；113 -第一擠壓式噴頭；114 -第二 擠壓式噴頭；115 -第四噴灑式噴頭；116 -第二小滑塊；117 -第二小導軌；118 - Z向?qū)к墸?119 -旋轉(zhuǎn)電機；120 - X向滑塊；121 - X向?qū)к墸?01 -內(nèi)芯；402 -噴頭組件；403 -材料； 404 -水凝膠絲；405 -培養(yǎng)液；601 -主體部分；602 -血管（神經(jīng)）；603 -內(nèi)腔。

【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0034] 圖1是本發(fā)明提供的利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的專用設(shè)備，該設(shè)備包括多噴 頭組件、運動機構(gòu)、成形裝置以及控制系統(tǒng)（未畫）。所述運動機構(gòu)由滑塊一導軌（槽）實 現(xiàn)，包括X向?qū)к?21和X向滑塊120、Y向?qū)к?07和第一 Y向滑塊111、第二Y向滑塊 112、Z向?qū)к?18和Z向滑塊106以及第一小滑塊109、第二小滑塊116和第一小導軌110、 第二小導軌117 ;所述X向?qū)к?21設(shè)在底板101上；所述Z向?qū)к?18固接在X向滑塊 120上；所述Y向?qū)к?07固接在Z向滑塊106上；所述第一小導軌110和第二小導軌117 分別安裝在第一 Y向滑塊111和第二Y向滑塊112上；所述多噴頭組件至少含有六個噴頭， 包括至少兩個擠壓式噴頭和四個噴灑式噴頭，分兩組分別固定在兩個平行的Y向滑塊上， 第一噴灑式噴頭104、第二噴灑式噴頭105和第三噴灑式噴頭108安裝在第一 Y向滑塊111 上，其中第一噴灑式噴頭104和第二噴灑式噴頭105安裝在第一 Y向滑塊111上的噴頭固 定槽中，第三噴灑式噴頭108安裝在第一小滑塊109的噴頭固定槽上；第四噴灑式噴頭115 和至少兩個擠壓式噴頭，第一擠壓式噴頭113和第二擠壓式噴頭114,安裝在第二Y向滑塊 112上，其中第一擠壓式噴頭113和第二擠壓式噴頭114固定在第二Y向滑塊112的噴頭固 定槽上，第四噴灑式噴頭115安裝在第二小滑塊116的噴頭固定槽上，第一擠壓式噴頭113 和第二擠壓式噴頭114的噴嘴內(nèi)徑分別為200 μ m - 1mm和50 μ m - 500 μ m，四個噴灑式噴 頭噴嘴的網(wǎng)孔直徑為50μπι - ΙΟΟμπι ;所述成形裝置包括成形容器102、支架103以及電機 119,成形容器102安裝在底板101上噴頭組件的正下方，可拆卸的支架103安裝在成形容 器102內(nèi)并與電機119的輸出軸相連，所述支架103為具有一定力學強度的對細胞無毒性 的固體材料，如不銹鋼或者鈦合金；所述控制系統(tǒng)負責控制噴頭組件的三維平移運動和支 架的旋轉(zhuǎn)運動。
[0035] 圖2為第一 Y向滑塊的三維結(jié)構(gòu)簡圖，所述第一 Y向滑塊上開有兩個用來固定噴 頭的孔和一個能讓噴頭運動的大孔，大孔兩邊設(shè)有第一小導軌110,第一小滑塊109可沿小 導軌運動，帶動其上的第三噴灑式噴頭108輪流為第一噴灑式噴頭104第二噴灑式噴頭105 工作，第二Υ向滑塊結(jié)構(gòu)與第一 Υ向滑塊類似。
[0036] 圖3為本發(fā)明的利用旋轉(zhuǎn)堆積法成形組織器官的流程圖，主要包括成形前的準備 工作、組織器官前體成形以及后續(xù)操作等三大主要步驟。
[0037] 成形前的準備工作包括材料的制備和內(nèi)芯的制作，制備0. 2?20% (w/v)水凝膠 溶液、1?10 % (w/v)交聯(lián)劑/聚合液、0.1?10 % (w/v)合成高分子溶液、0.2?10 % (w/v) 的明膠溶液和細胞培養(yǎng)液；根據(jù)所要成形的組織器官的類型，從病人身上分離具有分化能 力的自體干細胞，如脂肪干細胞、胚胎干細胞、血液干細胞、骨髓干細胞、誘導型多功能干細 胞，或具有生理活性成體細胞，如脂肪細胞、肝細胞、膀胱細胞、淋巴細胞、心肌細胞或腎細 胞作為種子細胞，并制成細胞懸液，種子細胞密度為1X 1〇3?1X 1〇8個/mL，將種子細胞懸 液與滅菌后的水凝膠溶液按體積比為1?9 :9?1均勻混合，制備成含種子細胞的水凝膠 混合物；所述水凝膠為可復合明膠、膠原、基質(zhì)膠、卡拉膠、殼聚糖、瓊脂、透明質(zhì)酸、基質(zhì)膠、 彈性蛋白、層粘素中一種或多種的海藻酸鈉或纖維蛋白原溶液，所述的水凝膠中可復合各 種細胞凍存劑、細胞生長因子、藥物、抗凝血劑。細胞凍存劑為二甲基亞砜（DMS0)、甘油、右 旋糖中的一種或多種復合物。所述的細胞生長因子為內(nèi)皮細胞生長因子（如血管內(nèi)皮生長 因子（VEGF)、堿性成纖維細胞生長因子（b-FGF)、肝細胞生長因子（HGF)、人血小板衍化生 長因子（PDGF-BB)、轉(zhuǎn)化生長因子M(TGF-M)中的一種或多種復合物。所述的藥物為抗 腫瘤藥物（如黃芪多糖、順式二氨基二氯絡(luò)鉬（DDP)、絲裂霉素（MMC)，5-氟尿嘧啶（5-FU)、 抗過敏藥物、抗生素（如青霉素、赤霉素、四環(huán)素）、病毒疫苗中的一種或多種復合物。所述 的抗凝血因子為肝素、紫杉醇中的一種或多種復合物；所述合成高分子溶液的溶質(zhì)具體為 聚氨酯（PU)、聚己內(nèi)酯（PCL)、聚碳酸酯、聚乙二醇、聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA)、聚酯 和聚羥基酸酯中的一種或者多種，溶劑為四乙二醇或1，4 -二氧六環(huán)；取出成形容器102上 的支架103并進行滅菌處理，當成形具有內(nèi)腔的組織器官時，根據(jù)所要成形的組織器官內(nèi) 腔的結(jié)構(gòu)特點，用三維繪圖軟件設(shè)計其三維模型，用快速成形法制作具有此內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的模 具，將支架103立入模具中，往模具中加入明膠溶液，降低溫度至10?12°C使明膠固化，得 到中心帶支架的組織器官內(nèi)芯；當成形實體組織器官時，內(nèi)芯為厚5?6_的圓柱套筒；然 后在帶支架的組織器官內(nèi)芯外涂覆一層水凝膠，并用交聯(lián)劑/聚合液進行交聯(lián)/聚合。
[0038] 圖4為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)堆積成形過程示意圖，將含種子細胞的水凝膠和不含細胞的 水凝膠分別裝入設(shè)備中第一擠壓式噴頭113和第二擠壓式噴頭114中，交聯(lián)劑/聚合液、神 經(jīng)細胞懸液和內(nèi)皮細胞懸液分別裝入第四噴灑式噴頭115、第二噴灑式噴頭105和第一噴 灑式噴頭104中，合成高分子溶液裝入第三噴灑式噴頭噴頭108中，將支架103安裝在成形 容器102中并在成形容器102內(nèi)裝入細胞培養(yǎng)液405 ;將待成形組織器官的模型導入控制 系統(tǒng)后，啟動成形設(shè)備，開始堆積成形，在成形過程中，支架103繞Y負向做旋轉(zhuǎn)運動，噴頭 做平移運動，當成形組織器官主體部分時，第一擠壓式噴頭113運動到指定位置擠出含種 子細胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時裝有交聯(lián)劑/聚合液的第四噴灑式噴頭115運動到第 一擠壓式噴頭113的正后方噴灑出交聯(lián)劑/聚合液對其進行交聯(lián)/聚合；當成形血管時，第 二擠壓式噴頭114運動到指定位置擠出不含細胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時第四噴灑式 噴頭115運動到第二擠壓式噴頭114正后方，第一噴灑式噴頭104和第三噴灑式噴頭108 分別運動到第二擠壓式噴頭114正前方，在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)芯帶動下，新纏繞的水凝膠依次運動 至第四噴灑式噴頭115下進行交聯(lián)/聚合，經(jīng)過培養(yǎng)液進行洗滌，經(jīng)過第一噴灑式噴頭104、 第三噴灑式噴頭108下進行噴灑內(nèi)皮細胞和復合合成高分子；當成形神經(jīng)纖維束時，第二 擠壓式噴頭114運動到指定位置擠出不含細胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時第四噴灑式噴 頭115運動到第一擠壓式噴頭113正后方，第二噴灑式噴頭105和第三噴灑式噴頭108分 別運動到第二擠壓式噴頭114正前方，在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)芯帶動下，新纏繞的水凝膠依次運動至 第四噴灑式噴頭115下進行交聯(lián)/聚合，經(jīng)過培養(yǎng)液進行洗滌，經(jīng)過第二噴灑式噴頭105、第 三噴灑式噴頭108下進行噴灑神經(jīng)細胞和復合合成高分子，如此反復纏繞堆積，直至成形 所需的組織器官。
[0039] 圖5a為不含細胞的水凝膠；圖5b為噴上內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞后的水凝膠；圖5c為 噴灑合成高分子溶液后的水凝膠；成形血管（神經(jīng)）時，從噴頭中噴出的不含細胞的水凝 膠絲經(jīng)交聯(lián)/聚合和洗滌后，依次被噴上一層內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞和合成高分子溶液，形成凝 膠-細胞-薄膜結(jié)構(gòu)，在后續(xù)培養(yǎng)過程中，水凝膠逐漸水解，內(nèi)皮細胞或者神經(jīng)細胞生長并 相互聯(lián)系，最終形成血管和神經(jīng)結(jié)構(gòu)。
[0040] 圖6為本發(fā)明提供的組織器官的結(jié)構(gòu)示意圖，所述組織器官為回轉(zhuǎn)體或近回轉(zhuǎn) 體，由內(nèi)腔603和外圍實體組成；所述內(nèi)腔603為圓柱狀、球狀或者由其他曲面圍成的閉 合曲面形狀；所述外圍實體由含或者不含細胞的水凝膠絲纏繞堆積而成；含有種子細胞的 水凝膠絲602纏繞形成主體結(jié)構(gòu)，不含細胞的水凝膠絲603表面涂覆內(nèi)皮細胞和合成高分 子溶液形成血管系統(tǒng)，不含細胞的水凝膠表面涂覆神經(jīng)細胞和合成高分子溶液形成神經(jīng)系 統(tǒng)。
[0041] 下面舉出幾個具體的實施例，以進一步理解本發(fā)明：
[0042] 實施例1心房的制備
[0043] (1)材料制備
[0044] 提取脂肪干細胞（ADSCs)、內(nèi)皮細胞（ECs)、神經(jīng)細胞、星狀細胞和心肌細胞 (CMCs)，培養(yǎng)傳代，得到細胞材料，內(nèi)皮細胞和神經(jīng)細胞濃度均為8 X 107個/mL，星狀細胞和 心肌細胞密度為2X 106個/mL ;取2g海藻酸鈉和7g明膠置于100mL培養(yǎng)液中使其完全溶 解，在該混合液中加入質(zhì)量體積濃度3 %的細胞凍存液DMS0,滅菌處理得到明膠-海藻酸鈉 水凝膠材料；取4g明膠置于100mL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌處理得到明膠溶液；制備 0. 05g/ml的氯化鈣水溶液作為其交聯(lián)劑/聚合液；將可降解聚碳酸酯溶于四乙二醇中得到 質(zhì)量體積濃度為2%的合成高分子溶液，滅菌處理待用；制備細胞培養(yǎng)液DMEM和1 %膠原溶 液。將星狀細胞和心肌細胞的混合液與水凝膠以體積比為1:1混合得到含心肌-星狀細胞 的水凝膠溶液。
[0045] (2)內(nèi)芯制備
[0046] 根據(jù)心房內(nèi)腔的形狀結(jié)構(gòu)特點，用三維繪圖軟件設(shè)計三維紡錘狀模型，用快速成 形法制作具有此內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的模具，將滅菌后的支架立入模具中，往模具中加入明膠溶液，降 低溫度至10?12°C使明膠固化，形成中心帶支架的心房內(nèi)芯，并在帶支架的心房內(nèi)芯外涂 覆一層膠原溶液，并使膠原固化形成一層不溶于水溶液的保護膜；
[0047] (3)成形
[0048] 將含心肌-星狀細胞和DMS0的水凝膠和不含細胞的水凝膠分別裝入第一擠壓式 噴頭113和第一擠壓式噴頭114,內(nèi)皮細胞懸液和神經(jīng)細胞懸液分別裝入第一噴灑式噴頭 104、第二噴灑式噴頭105,氯化鈣水溶液裝入第四噴灑式噴頭115,合成高分子溶液裝入第 三噴灑式噴頭108,將帶明膠內(nèi)芯的支架安裝在成形容器102內(nèi)并與電機輸出軸相連，在成 形容器102內(nèi)裝入100mL的細胞培養(yǎng)液，整個裝置置于溫度為8?10°C的環(huán)境中，將心房模 型導入控制系統(tǒng)后啟動成形裝置，開始成形。
[0049] (4)溶芯
[0050] 成形完畢后，將含明膠內(nèi)芯的心房前體置于液氮中長期保存或恒溫箱中培養(yǎng)，融 除內(nèi)芯，取出支架，即得到帶內(nèi)腔的心房前體。
[0051] (5)后期培養(yǎng)
[0052] 將心房前體至于脈動生物培養(yǎng)器中進行培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中，在應(yīng)力場的多重作用 下，促使細胞間建立連接并誘導生長，在不含細胞的凝膠絲周圍的內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞誘導分 化形成內(nèi)徑約為1mm的血管（神經(jīng)），在凝膠降解后，最終形成具有自主收縮能力的含有血 管和神經(jīng)的心房。此心房可直接貼附在病損心臟上，達到修復再生的目的。
[0053] 實施例2肝臟前體的制備
[0054] (1)材料制備
[0055] 提取人體骨髓干細胞（BSCs)、脂肪干細胞（ADSCs)、內(nèi)皮細胞（ECs)、神經(jīng)細胞和 肝細胞，培養(yǎng)傳代，得到種子細胞；取1纖維蛋白原和7g明膠置于100mL培養(yǎng)液中使其完全 溶解，其中加入〇. 1 %的抗腫瘤藥物黃芪多糖，滅菌處理得到纖維蛋白原-明膠-黃芪多糖 水凝膠材料；取4g明膠置于100mL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌處理得到明膠溶液；制備 0. 05g/ml的凝血酶PBS聚合液；將PU溶于四乙二醇中得到質(zhì)量體積濃度為5%的合成高分 子溶液，滅菌處理待用；
[0056] 將上述制備的骨髓干細胞-肝細胞與纖維蛋白原-明膠-黃芪多糖水凝膠材料混 合得到脂肪干細胞和肝細胞的密度均為1X 1〇6個/mL的含肝細胞-脂肪干細胞的水凝膠。 內(nèi)皮細胞、脂肪干細胞與〇. 1%肝素磷酸緩沖液（PBS)混合得到濃度均為5X 107個/mL的 內(nèi)皮-脂肪干細胞懸液。神經(jīng)細胞和脂肪干細胞混合得到濃度均為5 X 107個/mL的神經(jīng)-脂肪干細胞懸液。
[0057] (2)內(nèi)芯制備
[0058] 在滅菌后的支架表面涂一層厚度約為5mm的明膠，降低溫度至10?12°C固化形 成內(nèi)芯，在帶支架的肝臟前體內(nèi)芯外涂覆水凝膠并交聯(lián)聚合形成一層不溶于培養(yǎng)液的保護 膜。
[0059] (3)成形
[0060] 將含肝細胞-骨髓干細胞的纖維蛋白原-明膠-黃芪多糖水凝膠和不含細胞的水 凝膠分別裝入第一擠壓式噴頭113和第一擠壓式噴頭114,內(nèi)皮-脂肪干細胞-肝素懸液和 神經(jīng)-脂肪干細胞懸液分別裝入第一噴灑式噴頭104和第二噴灑式噴頭105,凝血酶聚合液 裝入第四噴灑式噴頭115,合成高分子裝入第三噴灑式噴頭108。將帶明膠內(nèi)芯的支架安裝 在成形容器102內(nèi)并與電機輸出軸相連，并在成形容器內(nèi)裝入100mL的細胞培養(yǎng)液。整個 裝置置于溫度為l〇°C的環(huán)境中，導入肝臟前體模型后啟動成形裝置開始成形。
[0061] (4)溶芯
[0062] 成形完畢后，將含明膠內(nèi)芯的肝臟前體置于約37°C的恒溫環(huán)境中，使明膠內(nèi)芯"融 化"，取出支架，即得到肝臟前體。
[0063] (5)后期培養(yǎng)
[0064] 將肝臟前體置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中，細胞間建立連接并增殖生長，不含細 胞的凝膠絲周圍的內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞和脂肪干細胞誘導分化形成內(nèi)徑約為1mm的血管（神 經(jīng)），在凝膠降解后，最終形成肝臟。
[0065] 實施例3膀胱前體的制備 [0066] (1)材料制備
[0067] 提取人體脂肪干細胞（ADSC)、內(nèi)皮細胞（EC)、神經(jīng)細胞和膀胱細胞，培養(yǎng)傳代，得 到細胞材料；取lg海藻酸鈉、lg殼聚糖和lg明膠置于l〇〇mL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌 處理得到海藻酸鈉-殼聚糖-明膠水凝膠材料；制備0. 05g/ml的氯化鈣水溶液作為其交聯(lián) 齊U ;取2g葡萄糖和2g右旋糖置于100mL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌處理得到葡萄糖-右 旋糖溶液；將PLGA溶于四乙二醇中得到體積濃度為5%的溶液，滅菌處理待用；
[0068] 將上述制備的脂肪干細胞-膀胱細胞與海藻酸鈉-殼聚糖-明膠水凝膠材料混合 得到脂肪干細胞和膀胱細胞的密度均為1X 1〇6個/mL的含膀胱細胞-脂肪干細胞的水凝 膠；內(nèi)皮細胞和脂肪干細胞混合得到濃度均為5X 107個/mL的內(nèi)皮-脂肪干細胞懸液；神 經(jīng)細胞和脂肪干細胞混合得到濃度均為5 X 107個/mL的神經(jīng)細胞-脂肪干細胞懸液。
[0069] (2)內(nèi)芯制備
[0070] 根據(jù)膀胱內(nèi)腔的形狀結(jié)構(gòu)特點，用三維繪圖軟件設(shè)計橢球狀結(jié)構(gòu)，用快速成形法 制作具有此內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的模具。將滅菌后的支架立入模具中，往模具中加入適量的明膠溶液， 降低溫度至10?12°c使明膠固化，形成中心帶支架的組織器官內(nèi)芯，在帶支架的肝臟前體 內(nèi)芯外涂覆水凝膠并交聯(lián)聚合形成一層不溶于培養(yǎng)液的保護膜。
[0071] ⑶成形
[0072] 將含膀胱細胞-脂肪干細胞的海藻酸鈉-殼聚糖-明膠水凝膠和不含細胞的水凝 膠分別裝入第一擠壓式噴頭113和第一擠壓式噴頭114,內(nèi)皮細胞-脂肪干細胞懸液和神經(jīng) 細胞-脂肪干細胞懸液分別裝入第一噴灑式噴頭104和第二噴灑式噴頭105,氯化鈣交聯(lián)劑 裝入第四噴灑式噴頭115,合成高分子裝入第三噴灑式噴頭108。將帶明膠內(nèi)芯的支架安裝 在成形容器102內(nèi)并與電機輸出軸相連，并在成形容器內(nèi)裝入100mL的細胞培養(yǎng)液。整個 裝置置于溫度為8?10°C的環(huán)境中，在計算機中導入膀胱模型后啟動成形裝置，開始成形。
[0073] (4)溶芯
[0074] 成形完畢后，將含明膠內(nèi)芯的膀胱前體置于恒溫箱中培養(yǎng)，去除內(nèi)芯，取出支架， 即得到帶內(nèi)腔的膀胱前體。
[0075] (5)后期培養(yǎng)
[0076] 將膀胱前體置于恒溫箱中進行培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中，細胞間建立連接并增殖生長，在 不含細胞的凝膠絲周圍的內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞和脂肪干細胞誘導分化形成血管（神經(jīng)），在凝 膠降解后，最終形成具有神經(jīng)和血管的膀胱。
[0077] 實施例4腎前體的制備
[0078] (1)材料制備
[0079] 提取人體血液干細胞、內(nèi)皮細胞（EC)、神經(jīng)細胞和腎細胞，培養(yǎng)傳代，得到細胞材 料；取lg海藻酸鈉和lg透明質(zhì)酸置于lOOmL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌處理得到海藻酸 鈉-透明質(zhì)酸水凝膠材料；制備〇. 〇5g/ml的氯化鈣水溶液作為其交聯(lián)劑；取4g明膠置于 lOOmL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌處理得到明膠溶液；將合成高分子PU溶于四乙二醇中 得到質(zhì)量體積濃度為5 %的合成高分子溶液，滅菌處理待用；
[0080] 將上述制備的血液干細胞-腎細胞與海藻酸鈉-透明質(zhì)酸水凝膠材料混合得到血 液干細胞和腎細胞的密度均為1X 1〇6個/mL的含腎細胞-血液干細胞的水凝膠。內(nèi)皮細 胞和血液干細胞混合得到濃度均為4X 107個/mL的內(nèi)皮細胞血液干細胞懸液。神經(jīng)細胞 和血液干細胞混合得到濃度均為4X 107個/mL的神經(jīng)細胞-血液干細胞懸液。
[0081] (2)內(nèi)芯制備
[0082] 在支架表面涂一層厚約5mm的明膠，降低溫度至10?12°C固化形成內(nèi)芯，在帶支 架的肝臟前體內(nèi)芯外涂覆水凝膠并交聯(lián)聚合形成一層不溶于培養(yǎng)液的保護膜。
[0083] (3)成形
[0084] 將含腎細胞-血液干細胞的水凝膠和不含細胞的水凝膠分別裝入第一擠壓式噴頭 113和第二擠壓式噴頭114,內(nèi)皮細胞-血液干細胞溶液和神經(jīng)細胞-血液干細胞溶液分別 裝入第一噴灑式噴頭104和第二噴灑式噴頭105,氯化鈣交聯(lián)劑/聚合液裝入第四噴灑式 噴頭115,合成高分子裝入第三噴灑式噴頭108。將帶明膠內(nèi)芯的支架安裝在成形容器102 內(nèi)并與電機輸出軸相連，并在成形容器內(nèi)裝入lOOmL的細胞培養(yǎng)液。整個裝置置于溫度為 8?10°C的環(huán)境中，導入腎模型后啟動成形裝置，開始旋轉(zhuǎn)堆積成形。
[0085] (4)溶芯
[0086] 成形完畢后，將含明膠薄膜內(nèi)芯的腎臟前體置于恒溫箱中培養(yǎng)，使明膠薄膜內(nèi)芯 "融化"，取出支架，即得到腎臟前體。
[0087] (5)后期培養(yǎng)
[0088] 將腎前體置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)過程中，細胞間建立連接并增殖生長，在不含細 胞的凝膠絲周圍的內(nèi)皮（神經(jīng)）細胞和血液干細胞誘導分化形成內(nèi)徑約為1mm的血管（神 經(jīng)），在凝膠降解后，最終形成具有血管和神經(jīng)的腎臟。
[0089] 實施例5人工乳房的制備
[0090] (1)材料制備
[0091] 提取人體脂肪干細胞（ADSC)、內(nèi)皮細胞（EC)、神經(jīng)細胞和淋巴細胞，培養(yǎng)傳代，得 到細胞材料；取lg海藻酸鈉和2g明膠置于100mL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌處理得到海 藻酸鈉-明膠水凝膠材料；制備〇. 〇5g/ml的氯化鈣水溶液作為其交聯(lián)劑/聚合；取2g明膠 置于100mL培養(yǎng)液中使其完全溶解，滅菌處理得到明膠溶液；將合成高分子PU溶于四乙二 醇中得到質(zhì)量體積濃度為5%的合成高分子溶液，滅菌處理待用；
[0092] 將上述制備的脂肪干細胞與海藻酸鈉-明膠水凝膠材料混合得到脂肪干細胞密度 均為1 X 106個/mL的含脂肪干細胞的水凝膠。其中加入1 μ Μ胰島素，1 μ Μ地塞米松，50u/ mL抑肽酶和0. 5mmol/L異丁基甲基化黃嘌呤衍生物。神經(jīng)細胞和脂肪干細胞混合得到濃度 均為3X 108個/mL的神經(jīng)細胞-脂肪干細胞懸液。脂肪干細胞懸浮液中加入50ng/mL內(nèi) 皮生長因子（VEGF)、3ng/mL TGF - β 1生長因子、10ng/mL成纖維細胞生長因子（b - FGF)。
[0093] (2)內(nèi)芯制備
[0094] 在支架表面涂一層厚約5mm的明膠，降低溫度至10?12°C固化形成內(nèi)芯，在帶支 架的肝臟前體內(nèi)芯外涂覆水凝膠并交聯(lián)聚合形成一層不溶于培養(yǎng)液的保護膜。
[0095] (3)成形
[0096] 將含脂肪干細胞、胰島素、地塞米松、抑肽酶和異丁基甲基化黃嘌呤衍生物的海藻 酸鈉-明膠水凝膠和不含細胞的水凝膠分別裝入第一擠壓式噴頭113和第二擠壓式噴頭 114,內(nèi)皮細胞-脂肪干細胞懸液和神經(jīng)細胞-脂肪干細胞懸液分別裝入第一噴灑式噴頭 104和第二噴灑式噴頭105,氯化鈣交聯(lián)劑裝入第四噴灑式噴頭115,合成高分子裝入第三 噴灑式噴頭108。將帶明膠內(nèi)芯的支架安裝在成形容器102內(nèi)并與電機輸出軸相連，并在成 形容器內(nèi)裝入l〇〇mL的細胞培養(yǎng)液。整個裝置置于溫度為10?12°C的環(huán)境中，導入乳房模 型后啟動成形裝置，開始成形。
[0097] (4)溶芯
[0098] 成形完畢后，將含明膠薄膜內(nèi)芯的乳房前體置于恒溫箱中培養(yǎng)，使明膠內(nèi)芯"融 化"，取出支架，即得到乳房前體。
[0099] (5)后期培養(yǎng)
[0100] 培養(yǎng)過程中，細胞間建立連接并增殖生長，在不含細胞的凝膠絲周圍的內(nèi)皮（神 經(jīng)）細胞和脂肪干細胞誘導分化形成內(nèi)徑約為1_的血管（神經(jīng)），在凝膠降解后，最終形 成具有一定功能的乳房。
【權(quán)利要求】
1. 利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的專用設(shè)備，包括支撐裝置、多噴頭組件、運動機構(gòu)、 成形裝置以及控制系統(tǒng)；所述支撐裝置包括支撐腿和底板（101);所述運動機構(gòu)采用導軌-滑塊機構(gòu)，包括X向?qū)к墸?21)、X向滑塊（120)、Y向?qū)к墸?07)、第一 Y向滑塊（111)、第二 Υ向滑塊（112)、Ζ向?qū)к墸?18)、Ζ向滑塊（106);所述X向?qū)к墸?21)設(shè)在底板（101)上， Ζ向?qū)к墸?18)固接在X向滑塊（120)上，Υ向?qū)к墸?07)固接在Ζ向滑塊（106)上；其特 征在于：所述多噴頭組件至少含有六個噴頭，分兩組分別安裝在第一 Υ向滑塊和第二Υ向滑 塊上；所述成形裝置包括成形容器（102)、支架（103)和電機（119)，成形容器（102)安裝在 底板（101)上并處于噴頭組件的下方，支架（103)安裝在成形容器（102)內(nèi)并與電機（119) 輸出軸相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的專用設(shè)備，其特征在于：所述 支架為兩端呈圓柱狀、中間為棱柱狀結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的專用設(shè)備，其特征在于，所述 支架的材料為不銹鋼或者鈦合金。
4. 如權(quán)利要求1所述的利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的專用設(shè)備，其特征在于：所述 第一 Υ向滑塊（111)和第二Υ向滑塊（112)上分別開有與Υ向?qū)к壠叫械牡谝恍к墸?10) 和第二小導軌（117)，第一小導軌和第二小導軌上分別安裝第一小滑塊（109)和第二小滑 塊（116)，第一小滑塊和第二小滑塊上開有固定噴頭的孔。
5. 如權(quán)利要求1所述的利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的專用設(shè)備，其特征在于：所述 多噴頭組件包括至少兩個擠壓式噴頭和四個噴灑式噴頭，兩個擠壓式噴頭的噴嘴內(nèi)徑分別 為200 μ m?1mm和50 μ m?500 μ m，噴灑式噴頭噴嘴的網(wǎng)孔直徑為50 μ m?100 μ m。
6. -種利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法，其特征在于該方法包括以下步驟： 1) 材料制備： 制備0. 2?20% (w/v)水凝膠溶液、1?10% (w/v)交聯(lián)劑/聚合液、0. 1?10% (w/ v)合成高分子溶液、0. 2?10% (w/v)明膠溶液和細胞培養(yǎng)液；分離或者誘導種子細胞，種 子細胞密度為1X 1〇3?1X 1〇6個/mL，將種子細胞與水凝膠溶液按1?9 :9?1體積比混 合制成含種子細胞的水凝膠溶液；分離或者誘導內(nèi)皮細胞和神經(jīng)細胞并制成細胞懸液，內(nèi) 皮細胞懸液和神經(jīng)細胞懸液密度均為1X 1〇5?1X 1〇8個/mL ; 2) 內(nèi)芯制備 當制備具有內(nèi)腔的組織器官時，根據(jù)所要制備組織器官的內(nèi)腔形狀，用三維繪圖軟件 設(shè)計其三維模型，用快速成形法制作具有此內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的模具，當成形實體的組織器官時，模 具是直徑厚8?10mm的圓柱；將支架（103)放入模具中央，往模具中加入明膠溶液后降低 溫度至8?10°C使明膠固化，打開模具得到中心帶支架（103)的組織器官內(nèi)芯（401)，在帶 支架的組織器官內(nèi)芯（401)外涂覆一層水凝膠溶液，并用交聯(lián)劑/聚合液交聯(lián)/聚合； 3) 成形 將含種子細胞的水凝膠溶液和不含細胞的水凝膠溶液分別裝入第一擠壓式噴頭（113) 和第二擠壓式噴頭（114)中，交聯(lián)劑/聚合液、神經(jīng)細胞懸液、內(nèi)皮細胞懸液以及合成高分 子溶液分別裝入第四噴灑式噴頭（115)、第二噴灑式噴頭（105)、第一噴灑式噴頭（104)和 第三噴灑式噴頭（108)中，在成形容器內(nèi)裝入細胞培養(yǎng)液（405)，將支架（103)安裝在成形 容器（102)內(nèi)并與電機（119)輸出軸相連，將待成形組織器官的模型導入控制系統(tǒng)后，啟動 成形設(shè)備，開始堆積成形；在成形過程中，支架（103)繞Y負向做旋轉(zhuǎn)運動，噴頭做平移運 動，當成形組織器官的主體部分時，第一擠壓式噴頭（113)運動到指定位置擠出含種子細 胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時裝有交聯(lián)劑/聚合液的第四噴灑式噴頭（115)運動到第一 擠壓式噴頭（113)的正后方噴灑出交聯(lián)劑/聚合液對其進行交聯(lián)/聚合；當成形血管時，第 二擠壓式噴頭（114)運動到指定位置擠出不含細胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同時第四噴灑 式噴頭（115)運動到第二擠壓式噴頭（114)正后方，第一噴灑式噴頭（104)和第三噴灑式 噴頭（108)分別運動到第二擠壓式噴頭（114)正前方，在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)芯帶動下，新纏繞的水凝 膠依次運動至第四噴灑式噴頭（115)下進行交聯(lián)/聚合，經(jīng)過培養(yǎng)液進行洗滌，至第一噴灑 式噴頭（104)、第三噴灑式噴頭（108)下進行噴灑內(nèi)皮細胞和復合合成高分子溶液；當成形 神經(jīng)時，第二擠壓式噴頭（114)運動到指定位置擠出不含細胞的水凝膠纏繞在內(nèi)芯上，同 時第四噴灑式噴頭（115)運動到第二擠壓式噴頭（114)正后方，第二噴灑式噴頭（105)和 第三噴灑式噴頭（108)分別運動到第二擠壓式噴頭（114)正前方，在旋轉(zhuǎn)的內(nèi)芯帶動下，新 纏繞的水凝膠依次運動至第四噴灑式噴頭（115)下進行交聯(lián)/聚合，經(jīng)過培養(yǎng)液進行洗滌， 至第二噴灑式噴頭（105)、第三噴灑式噴頭（108)下進行噴灑神經(jīng)細胞和復合合成高分子； 如此反復纏繞堆積直至形成含內(nèi)芯的組織器官前體； 4)后續(xù)處理 將含內(nèi)芯的組織器官前體置于恒溫箱中培養(yǎng)，溶除內(nèi)芯后取出支架，繼續(xù)培養(yǎng)一段時 間后形成回轉(zhuǎn)狀組織器官，神經(jīng)和血管（502)以螺旋狀貫穿其中。
7.如權(quán)利要求6所述的一種利用旋轉(zhuǎn)堆積法制備組織器官的方法，其特征在于：所述 的種子細胞為具有分化能力的干細胞或具有生理活性的成體細胞，所述干細胞為脂肪干細 胞、胚胎干細胞、血液干細胞、骨髓干細胞或誘導型多功能干細胞，所述成體細胞為脂肪細 胞、肝細胞、膀胱細胞、淋巴細胞、心肌細胞或腎細胞；所述水凝膠為復合了明膠、膠原、基質(zhì) 膠、卡拉膠、殼聚糖、瓊脂、透明質(zhì)酸、基質(zhì)膠、彈性蛋白中層粘素中一種或多種的海藻酸鈉 或纖維蛋白原溶液；所述的水凝膠中復合各種細胞凍存劑、細胞生長因子、藥物、抗凝血劑； 細胞凍存劑為二甲基亞砜、甘油、右旋糖中的一種或多種復合物；所述的細胞生長因子為血 管內(nèi)皮生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、肝細胞生長因子、人血小板衍化生長因子、轉(zhuǎn) 化生長因子β 1中的一種或多種復合物；所述的藥物為抗腫瘤藥物，該抗腫瘤藥物為黃芪 多糖、順式二氨基二氯絡(luò)鉬、絲裂霉素、5-氟尿嘧啶、抗過敏藥物、抗生素和病毒疫苗中的一 種或多種復合物；所述的抗凝血因子為肝素和紫杉醇中的一種或兩種復合物；所述合成高 分子溶液的溶質(zhì)為聚氨酯、聚己內(nèi)酯、聚碳酸酯、聚乙二醇、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚酯 和聚羥基酸酯中的一種或者多種，溶劑為四乙二醇或1，4-二氧六環(huán)。
【文檔編號】A61L27/54GK104207859SQ201410473055
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】王小紅, 周新偉 申請人:清華大學