[实用新型]一种生物反应器及生物打印系统

说明书

技术领域

本实用新型属于生物打印装置技术领域，具体涉及一种用于生物打印的生物反应器，以及应用了所述生物反应器的生物打印系统。

背景技术

生物打印技术是近年来出现的新技术。生物打印利用打印技术的原理，按预定计划精确定位墨水和纸张的结合点。当然，生物打印与普通打印的不同在于其墨水和接受打印的纸张不一样。生物打印的纸片是在体内可降解的生物纸片；生物打印的“生物墨水”是特制的细胞溶液或有生物活性的细胞因子溶液，用于接受生物墨水的“纸片”通常是用高分子可降解材料制备的生物纸片。生物打印技术是将这种特制溶液喷射到可生物降解的生物纸片上，将打印好的纸片按一定顺序堆叠形成组织和器官。由于使用了打印技术，可以将含有细胞或/和细胞因子的生物墨水精确的结合到生物相纸的预定部位，最终可将打印好的生物纸片按特定的堆叠方式堆叠形成三维结构，生物纸片降解后，细胞保留下来，形成立体结构，例如，活的三维组织、血管和器官。

目前生物打印的操作通常是在无菌室，用灭菌后的生物纸片接收打印。但因为生物墨水是一种特殊的墨水，含有的是有活性的细胞或生物成分，而喷墨打印过程需要持续一段时间，尤其在打印大型器官的时候，很有可能达到数小时甚至数天以上，细胞打印至生物纸片上，因为一直处于体外环境，没有适当的营养物质、氧气供应和适宜的环境，其活性不断降低，往往是等到打印结束，最初打印的细胞活性大为降低甚至消失。而没有生物活性或者活性低的细胞不能自我组装，从而阻碍了天然组织结构的进一步形成，最终不能达到生物打印制备人工器官的目的。

为了解决这个问题，技术上趋向于采用生物反应器(Bio-reactor)所营造的培养环境来接收置放打印好的生物纸片。如果能将所述生物反应器(Bio-reactor)作为生物打印系统中的接收装置，模拟体内环境，具有调节营养物质、供应氧气和PH值调节的基本功能，每张生物纸片打印结束后，纸片将按预定程序自动叠放和浸没于生物反应器内适当的培养液中，可以保持细胞的活性。

目前市面上销售的生物反应器很多，例如德国贝朗公司的BIOSTAT B反应器和美国NBS公司的CelliGen、CelliGen PlusTM、Bioflo3000反应器，是一种用于细胞定向培养及产生代谢产物、可人为控制培养过程的设备。一个完整的生物反应器通常包括五大系统：反应系统、控制系统、动力系统、通气系统和检测系统。反应系统是生物反应器中进行细胞培养的部分，如附图1所示，目前生物反应器中反应系统是密封的，一般配置有：一个装有培养液的密封罐，电动搅拌及搅拌器，有pH检测及pH调节用的酸或碱储罐及其自动传送装置、有补料及其自动传送装置(包括加料口和出料口)、温度检测电极及加热或冷却装置(包括冷却水进口和出口)、溶解氧及无菌空气检测及自动传送控制装置(包括进气口和排气口)。

但上述现有生物反应器都不是针对生物打印装置特别设计，如果应用作为生物打印的接收装置，存在以下缺陷：1、现有生物反应器的反应系统(细胞培养部分)为了细胞无菌操作的需要，需要设计为密封装置，但应用作为生物打印的接收装置，为了便于接收打印纸片则必须要求为敞口，才能实现打印好生物纸片的连续接收；2、现有的生物反应器因为密封，反应系统及其内部配件不能移动和发生位置改变的，而在进行生物打印的过程中，送入生物反应器中的生物纸片需要妥善接收并浸没于适当的培养液中，可以提高细胞的存活率，以利于细胞的自组装，最终形成人工器官。目前这些关键技术还没有具体的解决方案，因此目前现有的生物反应器不适合作为生物打印的生物反应器。

同时基于上述原因，可以提供给打印好的生物纸片适当培养液的生物打印系统也未见相关技术报道。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术涉及的生物反应器装置的缺陷，提供一种新的生物反应器，所述生物反应器在结构上改进和设计实现了生物打印过程中打印好的生物纸片输送至适当的培养液中进行浸泡直至这个生物打印过程结束，本实用新型的生物反应器能应用于生物打印中供给被打印细胞合适的生理环境。

本实用新型的另一个目的是提供应用所述生物反应器的生物打印系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案来予以实现：

提供一种生物反应器，包括盛装培养液的容器和设置于容器上空的电动搅拌器，电动搅拌器的搅拌棒浸没于容器内培养液中，所述盛装培养液的容器为敞口装置，容器内设置有生物纸片接收平台。

所述接收平台可通过一个升降机构设置于容器底部；也可以通过一个升降机构设置于搅拌器上。