[发明专利]小口径生物人工血管的3D打印制备方法和人工血管

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械中植入器械技术领域，具体地说，是涉及一种小口径生物人工血管的3D打印制备方法和人工血管。

背景技术

目前，临床上应用的人工血管多为涤纶制品和聚四氟乙烯等不可降解的聚合物材料。对于大血管的置换，这些人工血管在一定程度上满足临床需求。然而对于直径小于6mm的小血管的置换，这种材料的人工血管主要通过在内表面涂层抗凝或者抑制血栓形成的药物，可以在早期实现较好的通畅效果，然而在移植后期药物逐渐释放完毕后，很容易形成血栓最终导致血管移植的失败。

内皮细胞具有抗血栓形成、抑制血小板聚焦和平滑肌的病理增生等作用，被认为是最终解决血栓形成及内膜增生的最有效方法。通过使用表征内皮细胞的特异性抗体促进组织工程血管的快速内皮化的手段，在移植的早期取得了较好的通畅效果，然而在移植后期出现不同程度的内膜增生；究其原因，主要是组织工程血管的微环境不适合细胞的生存和功能的发挥。人工血管的孔隙率和孔径与组织工程材料内细胞的存活、增殖和分化紧密相关。如何优化局部微环境和实现生物人工血管的重塑是目前研究的难题。

近年来，三维打印技术在制备组织工程用三维支架与细胞打印输出方面得到了快速发展和应用，为制备具有良好细胞生存微环境的小口径生物人工血管创造了条件，但是因为血管需要打印输出多层细胞及细胞附着的支架，而支架材料的打印温度通常远高于细胞的存活温度，这会造成在打印支架的过程中因为高温而导致细胞死亡的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种小口径生物人工血管的3D打印制备方法和人工血管，解决现有使用3D技术打印小口径生物人工血管过程中，存在的支架材料的打印温度高于细胞的存活温度导致细胞死亡的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种小口径生物人工血管的3D打印制备方法，包括：在旋转收集器表面打印内皮细胞；将第一支架组装于打印有内皮细胞的旋转收集器上；在所述第一支架表面打印平滑肌细胞；在所述打印有平滑肌细胞的第一支架外围组装第二支架；在所述第二支架上打印胶原纤维；将所述旋转收集器置入细胞培养也中浸泡并脱模获得小口径生物人工血管；其中，所述第一支架和所述第二支架均采用3D打印方法预先制备。

进一步的，在旋转收集器表面打印内皮细胞之前，所述方法还包括：在所述旋转收集器表面喷涂水溶性生物脱模剂；则所述在旋转收集器表面打印内皮细胞，具体为：在所述喷涂有水溶性生物脱模剂的旋转收集器表面打印内皮细胞。

进一步的，所述旋转收集器为中空的金属或非金属棒，其直径为0.2-6mm；且所述旋转收集器两端固定于缓冲轴承上。

进一步的，所述第一支架和所述第二支架均采用3D打印方法预先制备，具体为：控制所述旋转收集器以其自体为轴心顺时针或逆时针转动；控制打印喷头从所述旋转收集器的第一端沿第一方向边移动边打印，直至所述旋转收集器的第二端；控制打印喷头从所述旋转收集器的第二端沿第二方向边移动边打印，直至所述旋转收集器的第一端；将打印出的网孔结构的第一支架或第二支架从所述旋转收集器上剥离备用；其中，所述第一方向和所述第二方向相反，且与所述旋转收集器的轴向平行。

进一步的，所述第一支架和所述第二支架均采用3D打印方法预先制备，包括：根据所述旋转收集器的转速、所述旋转收集器的直径、所述打印喷头的打印材料挤出速度、所述第一支架或所述第二支架的孔径和孔隙率，设定所述打印喷头的移动速度。

进一步的，所述第一支架和所述第二支架均采用3D打印方法预先制备，包括：打印所述第一支架的外径比所述旋转收集器的外径大0.4mm，且所述第一支架的厚度为0.2mm；打印所述第二支架的外径比所述第一支架的外径大0.4mm，且所述第二支架的厚度为0.2mm。

进一步的，将所述旋转收集器置入细胞培养也中浸泡并脱模获得小口径生物人工血管，具体为：将所述旋转收集器置入生物反应器内，所述生物反应器内盛有细胞培养液；所述旋转收集器在所述细胞培养液中浸泡30分钟后脱模获得小口径生物人工血管。

提出一种人工血管，采用上述小口径生物人工血管的3D打印制备方法制备而成。