[发明专利]一种人工器官制造模具及人工器官制造方法

说明书

本发明属于人工器官制造技术领域，尤其涉及一种人工器官制造模具及人工器官制造方法。能够实现在复杂器官前体中带有树状分支通道的血管、胆管、神经、器官、乳管等通道的体外快速制造。包括底座模具、支撑模具、顶盖模具、多个二级通道模具和至少一级的外壳模具；一级通道模具垂直或倾斜地固定在底座模具上；底座模具底面为平面、凹面或者凸面，采用多层台阶形状，最内侧的台阶固定的是支撑模具，其余外侧台阶固定的是外壳模具，支撑模具固定在底座模具上；顶盖模具四周有一圈向下的台阶，顶盖模具中间设置有一个加料孔，用于注入含有细胞的基质材料，加料孔四周设置有多个倾斜的安装孔。

技术领域

本发明属于人工器官制造技术领域，尤其涉及一种人工器官制造模具及人工器官制造方法。

背景技术

利用先进的技术构建生物人工器官进行器官移植，高通量药物筛选，病理学研究等是现代科学技术发展的必然趋势。人体组织器官的损伤、衰竭或缺损等情况会造成器官功能障碍以致会影响患者的正常生活和生命安全。药物治疗等方法只能在一段时间起到作用，不能长期保持患者的健康，器官移植是治疗此类疾病的希望，但存在供体器官缺乏，患者免疫排斥反应等的问题。所以为了解决此类终末期器官损伤，使用组织工程技术，将细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织和器官成为了一大发展方向。使用组织工程技术，可以利用患者自身的自体细胞进行体外培养，培养出符合患者需求的人工组织和器官，既能解决供体器官缺乏的问题，又能解决患者器官移植后会产生的免疫排斥反应的问题，给终末期器官损伤的患者带来了希望。体外构建组织和器官还可以作为体外疾病/癌症组织模型来预测药物对疾病的治疗反映或药物的毒性反应，并且可以通过构建的疾病模型来研究疾病的发生过程，研究组织病理学。相较二维细胞培养模型和动物模型，组织工程学中构建的体外模型更具优势。

近年来，组织工程已经在骨、皮肤等结构相对简单的领域取得了一些成就，但在一些结构相对复杂的器官的体外构建上迟迟难以得到突破。主要原因是复杂的器官往往需要更复杂的细胞构成，需要血管，神经，胆管，气管等管状网络体系。尤其是对于血管网络的构建，是在体外培养复杂组织器官的重要一环。血管网络能够为器官的各部分组织细胞提供充足的氧气和营养的同时将代谢废物排出体外，保证各种生理功能正常运行。研究表明，肝细胞在毛细血管周围100～200μm的范围内才容易存活，否则很快会因氧气和营养物质的缺乏而死亡，缺乏足够精细的血管网络将很难实现体积较大的组织的构建。其他的一些管状结构在器官构建中也非常重要，如果不能很好的构建这些管状结构，那么制造出的人工器官就容易产生相当大的死核区域，很难维持正常的组织结构和生理功能。因此，血管，神经等分支管道的构建已经成为了人工器官制造领域的研究热点。

专利（申请号为201210324600.4）《利用旋转组合模具制备纺锤状复杂器官前体的方法》中提出了一种利用可旋转组合模具制备纺锤体状的多层次的复杂器官前体的方法。该方法的优点是在旋转的过程中细胞和基质充分混合，水凝胶块中也不会有气泡，理论上可以通过模具的旋转形纺锤体状的多层次复杂器官，但缺点是模具的旋转中心只有一个，所以这种组合模具目前只能用于含一组分支通道的纺锤体状器官前体的成形，另一个缺点是在拔除内模具时易造成已成型的结构的破坏。

专利（申请号为201510419730.X）《一种制备带多分支通道的组织器官前体的方法及专用模具》中提出了一种用于制备带多分支通道的器官前体的专用模具，此种模具的缺点在于分支内模具不能拆卸，且大小管道之间易错位，将多分支通道模具脱模时容易对已经成形的结构造成破坏。操作上中间操作步骤复杂，粘稠度稍高的基质溶液很难充满整个内腔。

专利申请文件（申请号为201910682212.5）《可拆卸式专用模具及制备多分支通道复杂器官前体的方法》中提出了一种用于制备多分支通道的复杂器官前体的专用模具以及相应的制备方法。该专用模具内部通道模具是可拆卸的，从已成型的细胞基质层中取出时不会对已成形的结构造成破坏，但存在拆卸操作比较困难的问题。