[发明专利]一种可在体外构建三维人体组织的细胞打印系统

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种可在体外构建三维人体组织的细胞打印系统。

背景技术

细胞打印(Cell Bioprinting)是一种在体外构造三维多细胞体系的先进技术，可以解决传统组织工程难以解决的问题，在生物医学基础和应用研究中有着广泛的发展前景。细胞打印过程中，细胞与细胞培养液或与细胞相容的生物材料如水凝胶前驱体同时置于打印机的喷头中，由计算机控制含细胞液滴的沉积位置，在指定的位置逐点打印，在打印完一层的基础上继续打印另一层，层层叠加形成三维多细胞/凝胶体系。目前用于细胞打印的技术主要有：喷墨细胞打印技术、电喷射细胞打印技术和激光细胞打印技术。

喷墨细胞打印技术是利用电加热元件产生的瞬间高温喷射含细胞的液滴，或是利用压电陶瓷材料的伸缩变形喷射液滴。电喷射细胞打印技术是利用高压电场产生的电场力沉积液滴。激光细胞打印技术是利用激光对微量物质的光镊效应和热冲击效应沉积含细胞的液滴。

喷墨细胞打印技术的局限性在于，喷墨针管的直径为30～60μm，与细胞的直径相近，故在打印过程中容易出现堵塞现象。激光细胞打印技术的局限性主要是效率较低，液滴的产生速率仅为～10²滴/秒，不适于高通量地在体外构建人体的组织或器官。电喷射细胞打印后，细胞存活率较低，为70％左右，且液滴的喷射由高压电场辅助完成的，高达几千伏的电压对操作人员来说是一种潜在威胁。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可在体外构建三维人体组织的细胞打印系统，能够在体外快速构建人体组织或器官，细胞不易损伤，同时能够精确控制液滴中细胞数，可以打印多种细胞，打印后的细胞存活率高，打印效率高，并且具有易于搭建、使用方便的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可在体外构建三维人体组织的细胞打印系统，包括注射器1，注射器1的顶端与氮气瓶3的气体出口端连接，注射器1的细胞打印头的开关与脉冲信号发生器2的信号输出端连接，注射器1的下方配置有三维移动平台4，液滴的接收由三维移动平台4的移动完成，三维移动平台4的控制信号输入端和计算机5连接。

所述的注射器1的细胞打印头直径大于细胞直径，且细胞打印头直径能够调整。

本发明的工作原理为：

打印时，氮气瓶3的气体出口端与注射器1的顶端连接，氮气流出时会使注射器1内的液体处于一定的气体压强下，脉冲信号发生器信号2的信号输出端与注射器的细胞打印头的开关连接，脉冲信号发生器2控制注射器1的细胞打印头的打开和关闭状态，当细胞打印头的开关处于打开时，注射器内的部分液体会在氮气的挤压下，形成液滴，液滴的接收由三维移动平台4完成，计算机5用来控制三维移动平台4的有序移动，通过改变注射器内细胞悬浮液的流变性能，可喷射液滴或线状连续流体构造生物支架和生物薄膜，打印出多种类的组织或器官。

本发明具有以下特点：1)疏导细胞悬浮液的注射器1细胞打印头直径大于细胞直径，且细胞打印头直径可调，故在打印过程中不易发生细胞堵塞现象，打印效率高，达到～10⁴滴/秒；2)通过改变细胞悬浮液和水凝胶的流变性能，能够喷射液滴或线状连续流体构造生物支架和生物薄膜，打印出更多种类的组织或器官；3)本发明既无电喷射技术中的高电压，也无喷墨打印技术中的高温，因而对细胞的损伤更小，细胞存活率高于90％，本发明还具有易于搭建，使用方便，适用于在体外构建人体组织或器官。

附图说明

附图为本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

参照附图，一种可在体外构建三维人体组织的细胞打印系统，包括注射器1，注射器1的顶端与氮气瓶3的气体出口端连接，当氮气流出会使注射器1内的液体处于一定的压强下，注射器1的细胞打印头的开关与脉冲信号发生器2的信号输出端连接，脉冲信号发生器2控制注射器1的细胞打印头开关的打开和关闭，在细胞打印头处于打开状态时流出的氮气会带动注射器1喷射含细胞的液滴或连续流体，注射器1的下方配置有三维移动平台4，液滴的接收由三维移动平台4的移动完成，三维移动平台4的控制信号输入端和计算机5连接，计算机5控制三维移动平台4的有序移动。

所述的注射器1的细胞打印头直径大于细胞直径，且细胞打印头直径能够调整。

本发明的工作原理为：