[发明专利]一种基于微流体纺丝的三维生物打印方法和系统

说明书

本申请公开了一种基于微流体纺丝的三维生物打印方法和系统，该方法包括：获取待制备的微纤维的结构，其中，所述结构为三维结构；根据所述微纤维的结构控制移动平台按照所述微纤维的结构进行移动，其中，所述第一部件用于生成微纤维，所述第一部件包括一个或多个通道，所述通道用于注入用于原材料，所述原材料用于生成所述结构的微纤维；在第二部件为所述第一部件提供能量的情况下，控制所述移动平台带动所述第一部件移动制备微纤维。通过本申请解决了现有技术中的微纤维制备方法难以制造出符合要求的微纤维的问题，实现了对微纤维制备的可控性。

技术领域

本申请涉及到微流体领域，具体而言，涉及一种基于微流体纺丝的三维生物打印方法和系统。

背景技术

纤维作为一种长、薄、柔韧材料，因其复杂纤维状三维结构，通过折叠、捆扎、缫丝、编织等多种方式在体外构建三维复杂组织，进而在制作各种生物医用材料、组织功能材料等的高阶装配中得到广泛应用，成为促进具有复杂生物化学、生物物理因素的细胞或组织微环境的精确模拟、细胞体外三维培养不可或缺的一环。

目前，制备微纤维的方法主要有熔融纺丝、电纺丝和湿法纺丝等，都或多或少存在一定的不足，如在熔融纺丝和电纺丝过程中，高温和挥发性溶剂的存在，限制了细胞、组织及其他生命活性物质等的封装，静电纺丝材料必须在去除有机溶剂后才能用于细胞培养，且主要用作细胞培养的基底，不能直接包裹细胞；湿法纺丝体系虽不需要使用挥发性溶剂、条件温和、生物相容性好，可以制备海藻酸钙微纤维、海藻酸钙/壳聚糖复合纤维等，制备的纤维也能直接包封生物分子和细胞，在体外进行细胞三维培养/共培养和微组织形成，但传统的湿法纺丝难以制备出具有特殊结构的微纤维，在纤维规律性、可控性、精密度等方面无法满足要求。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于微流体纺丝的三维生物打印方法和系统，以至少解决现有技术中的微纤维制备方法难以制造出符合要求的微纤维的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种基于微流体纺丝的三维生物打印方法，包括：获取待制备的微纤维的结构，其中，所述结构为三维结构；根据所述微纤维的结构控制移动平台按照所述微纤维的结构进行移动，其中，所述第一部件用于生成微纤维，所述第一部件包括一个或多个通道，所述通道用于注入用于原材料，所述原材料用于生成所述结构的微纤维；在第二部件为所述第一部件提供能量的情况下，控制所述移动平台带动所述第一部件移动制备微纤维。

进一步地，所述多个通道分为至少二组，其中，所述二组中的第一组通道用于注入第一原材料，第二组通道用于注入第二原材料，所述第一原材料为鞘流液；所述第一原材料用于同所述第二原材料生成三维实心微纤维；所述第二原材料优选为海藻酸钠，所述第一原材料优选为氯化钙。

进一步地，所述多个通道还包括第三组通道，所述第三组通道用于注入第三原材料，所述第三原材料用于生成所述结构中的中空孔状结构；所述第三原材料优选为芯流PVA水溶液。

进一步地，控制所述移动平台带动所述第一部件移动制备所述微纤维包括：控制所述移动平台带动所述第一部件移动并控制所述第一部件中的所述第三组通道中的部分或者全部的开和/或关，以生成所述微纤维中的孔状结构；和/或，控制所述第一部件的流速与所述移动平台的运动速度相同以制备生成的微纤维；和/或，获取设置的层数，控制所述第一部件的流速与所述移动平台的运动速度相同进行逐层印刷以制备生成多层的微纤维。

进一步地，所述第一部件包括以下至少之一：微流控芯片、毛细管。

根据本申请的另一方面，还提供给了一种基于微流体纺丝的三维生物打印系统，包括：软件，用于设计待制备的微纤维的结构，其中，所述结构为三维结构；移动平台，在所述软件的控制下，根据所述微纤维的结构进行移动；第一部件，被所述移动平台带动移动，用于在第二部件为所述第一部件提供能量的情况下生成微纤维，其中，所述第一部件用于生成微纤维，所述第一部件包括一个或多个通道，所述通道用于注入用于原材料，所述原材料用于生成所述结构的微纤维，所述第一部件的流速被所述软件控制。