[实用新型]一种溶液浴近场细胞3D打印成型装置

说明书

本实用新型公开了一种溶液浴近场细胞3D打印成型装置。装置包括近场模块、挤出‑控制模块和溶液浴收集模块；挤出‑控制模块设置于溶液浴收集模块的上方；近场模块设置于挤出‑控制模块与溶液浴收集模块之间，近场模块与所述挤出‑控制模块和溶液浴收集模块分别连接；溶液浴收集模块包括绝缘容器、容纳在绝缘容器内的电解质溶液、以及浸没于电解质溶液中的沉积平台。打印时丝状的细胞墨水被精确打印到沉积平台上，在电解质溶液作用下落于沉积平台上可迅速凝胶化。该装置的墨水细度能达到10nm～100μm，打印精度可达到10μm，同时，其摆脱了墨水粘度的限制，实现高精度，高自由度，高细胞活性的细胞3D打印。

技术领域

本实用新型属于细胞3D打印技术领域，特别涉及一种溶液浴近场细胞3D打印成型装置。

背景技术

人体中由多种组织构成的能行使一定或特定功能的结构单位叫做器官。疾病、先天畸形和交通事故等原因造成了大量的组织器官缺损，这也使社会对组织器官修复有了巨大需求。按照修复体来源不同可将组织器官修复分为生物修复体和人造修复体。生物修复体可分为三种，分别为同种同体修复体、同种异体修复体和异种异体修复体。同种同体修复体从患者自体获得移植供体，其最大优点是可以避免免疫排斥，但它需要从健康部位切去移植物，其来源有限，同时也会造成二次伤害。同种异体修复体是供受者属于同一物种，往往来源于捐赠者，但它面临着一定的免疫排斥风险，且来源有限。异种异体修复体的供者和受者不属于同一物种，其来源广，但是其免疫排斥的风险更大。由于上述修复方法无法满足需求，故人造修复体孕育而生。但人工替代材料不具备生物学特性，很难达到真正的临床治疗要求。而近20年来出现的组织工程学理论和技术，则在组织器官的修复重建，以及提供有生物活性的移植物方面展现出了新的曙光。

组织工程是指运用生命科学与工程科学的原理和方法，研究或开发人体器官组织替代物，用于替代器官或者组织的部分或者全部功能。其涉及到临床医学、生物材料学、细胞生物学、分子生物学、生物工程等一系列学科的交叉融合，可分为细胞型和非细胞型两类。近年来，组织工程取得了令人瞩目的巨大成就，作为医学科学发展的前沿，其重大科学意义、诱人的临床应用已经取得一些重要进展。另外，生物再造术的发展为组织工程学注入了新鲜血液，以细胞打印术为代表的新技术的发展，使得在体外构建活的组织和器官的设想成为可能。

在3D细胞打印技术中，生物材料、生物化学制品和活细胞以及功能部件被逐层精确定位，并在空间中放置，被用于制造3D结构。3D细胞打印主要分为喷墨式、微挤压式和激光辅助打印。喷墨打印是非生物和生物应用最常用的打印类型，它是通过控制液体输送到预定位置来成型。喷墨打印具有打印速度快、成本低、适用范围广等优点。然而，细胞和材料暴露于热应力和机械应力的风险、低液滴方向性、不均匀的液滴大小、喷嘴频繁堵塞以及不可靠的细胞封装给喷墨打印在3D生物印刷中的应用带来了相当大的缺点。微挤压生物打印通常是由温度控制的材料搬运和分配系统、以及工作台组成，其打印墨水包括诸如水凝胶、生物相容性共聚物和细胞球体等；其主要优点是能够沉积非常高的细胞密度，在组织工程器官中实现生理细胞密度是生物印刷领域的主要目标。但是，由于其在粘性流体中对细胞施加的剪切应力，细胞存活率较低(在40～86％之间)。激光辅助生物打印是基于激光诱导正向转移的原理。激光诱导正向转移技术最初用于转移金属，现已成功地应用于转移生物材料，如肽、DNA和细胞。因为激光辅助生物打印是无喷嘴的，所以避免了细胞或材料堵塞的问题。激光辅助生物打印拥有粘度兼容性好、打印速度快、细胞沉积密度高等优点。然而，其价格昂贵且不适用于同时打印多种材料。

高压静电纺丝技术是利用高压静电场对高分子溶液的击穿作用来制备纳微米纤维材料的方法，其可以容易地制备出微、纳米尺度的一维纤维，其被广泛应用于制备各种纳米纤维。然而，静电纺丝往往无法精确控制墨水的空间位点，这限制了其成型立体的产品。

实用新型内容

为改善目前细胞3D打印技术仍存在着精度不高、细胞存活率低等种种问题，本实用新型提供一种溶液浴近场细胞3D打印成型装置及其成型方法。

本实用新型提供如下技术方案：