[发明专利]一种构建具有异质功能纤维和血管通道的纤维束/组织结构的方法

权利要求书

1.一种构建具有异质功能纤维和血管通道的神经纤维束或肌肉纤维束的方法，包括如下步骤：

S1、根据神经纤维束或肌肉纤维束的血管通道和多级结构设计预定义图案，并依此设置套筒；

S2、在所述套筒内载入分别载有相应细胞的生物墨水，经挤出得到含异质功能纤维和血管通道的神经纤维束或肌肉纤维束；

所述神经纤维束由运动和感觉神经纤维细胞、血管、基质细胞和神经外膜形成；

所述肌肉纤维束由骨骼肌细胞、神经纤维细胞、血管、基质细胞和肌外膜形成；

所述神经纤维束或所述肌肉纤维束的直径为500μm~2000μm；

所述神经纤维束或所述肌肉纤维束中单根纤维束的直径为50μm~250μm；

所述神经纤维束或所述肌肉纤维束中血管通道的直径为50μm~500μm；

所述神经纤维束或所述肌肉纤维束中神经外膜或肌外膜的厚度为10μm~200μm；

所述生物墨水为下述1）、3）、4）、5）或2）-4）、6）：

1）载神经来源细胞的生物墨水；

2）载肌肉来源细胞的生物墨水；

3）载基质细胞的生物墨水；

4）载血管生成细胞的牺牲生物墨水；

5）载神经外膜材料的生物墨水；

6）载肌外膜材料的生物墨水；

所述生物墨水中细胞的密度为10⁶/mL~10⁸/mL；

所述生物墨水中凝胶材料的质量-体积浓度为10~100mg/mL；

采用高压气体同步驱动或采用多个注射泵分别驱动所述生物墨水的挤出；

所述高压气体的气动压力为1~100kPa；

所述注射泵的挤出速率为0.01~10mL/h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述生物墨水为含细胞的天然高分子水凝胶和/或合成高分子水凝胶。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述天然高分子水凝胶为透明质酸、纤维蛋白原、海藻酸钠、明胶、胶原、壳聚糖、丝素蛋白、硫酸软骨素、白蛋白以及它们的甲基丙烯酰化产物中的至少一种；

所述合成高分子水凝胶为聚乙二醇、聚丙烯醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚磷腈、聚N-异丙基丙烯酰胺类水凝胶以及它们的甲基丙烯酰化产物中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述神经来源细胞由神经细胞和施旺细胞组成；

所述肌肉来源细胞为骨骼肌细胞；

所述基质细胞为神经或肌肉组织中结缔组织细胞；

所述血管生成细胞为内皮细胞以及平滑肌细胞、周细胞和成纤维细胞中的至少一种；

所述神经外膜材料或所述肌外膜材料为细胞外基质材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述方法还包括下述步骤A）-B）：

A）将所述神经纤维束或所述肌肉纤维束进行3D打印，构建仿生的神经组织结构或肌肉组织结构；

B）所述3D打印结束后，经整体交联，同时溶出牺牲墨水，即得到具有异质功能纤维和血管通道的神经组织结构或肌肉组织结构。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤A）中，在空气中、交联液中或悬浮介质中进行所述3D打印；

所述交联液为氯化钙溶液或凝血酶溶液；

所述悬浮介质为具有自愈合特性的水凝胶材料，具体为超分子自愈合水凝胶和/或微凝胶结构；

在所述悬浮介质中进行所述3D打印时，经所述整体交联后，还包括溶出所述悬浮介质的步骤；

所述悬浮介质的去除方法包括温度变化、摇晃、水洗和酶溶解方式中至少一种；

步骤B）中，所述整体交联方法包括光照交联、离子交联、温度交联、酶交联和共价交联方式中至少一种；

所述牺牲墨水的牺牲方式为温度变化、pH变化和离子作用中至少一种。