[发明专利]一种具有仿生螺旋取向化微结构的人工心室及其制备方法

权利要求书

1.一种具有仿生螺旋取向化微结构的人工心室的制备方法，包括如下步骤：

S1、在钙离子交联液中，采用同轴喷头A和同轴喷头B交替挤出载心肌细胞的心肌纤维丝和载血管生成细胞的中空血管纤维丝，并通过旋转的椭球状收集器进行收集，实现3D打印；同时，横向往复移动所述同轴喷头A和所述同轴喷头B、并逐层改变偏转角度，得到具有螺旋取向化的纤维排布结构；

S2、所述3D打印结束后，从所述椭球状收集器上脱模得到人工心室，并进行二次交联。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述载心肌细胞的心肌纤维丝由氯化钙溶液与载心肌细胞的生物墨水A交联得到；

所述载血管生成细胞的中空血管纤维丝由氯化钙溶液与载血管生成细胞的生物墨水B交联得到；

所述生物墨水A和所述生物墨水B均为海藻酸钠水溶液或海藻酸钠与天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶中至少一种的混合物。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述天然高分子水凝胶为明胶、胶原、壳聚糖、丝素蛋白、透明质酸、纤维蛋白原、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材料为聚乙二醇、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2或3所述的制备方法，其特征在于：所述生物墨水A和所述生物墨水B中，所述海藻酸钠的质量-体积浓度为10～100mg/mL，所述天然高分子水凝胶和/或所述合成高分子水凝胶的质量-体积浓度为1.0～100mg/mL。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述心肌细胞为原代心肌细胞、胚胎干细胞和诱导多能干细胞定向分化来源的心肌细胞中的至少一种；

所述生物墨水A中，所述心肌细胞的密度为10⁶/mL～10⁸/mL；

所述心肌纤维丝的直径为50μm～200μm。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述血管生成细胞为内皮细胞，或内皮细胞与平滑肌细胞、周细胞和成纤维细胞中至少一种细胞的混合细胞；

所述生物墨水B中，所述血管生成细胞的密度为10⁵/mL～10⁸/mL；

所述中空血管纤维丝的外径为200μm～1000μm，厚度为20μm～200μm。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述心肌纤维丝与所述中空血管纤维丝的打印层数比为20：1～1：1；

所述钙离子交联液的质量-体积浓度为10～200mg/mL。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述椭球状收集器通过模拟人左心室的拓扑结构设计得到；

所述椭球状收集器的材质为硅橡胶、不锈钢或铝合金；

所述3D打印的层数为3～100层之间；

所述同轴喷头A和所述同轴喷头B的挤出速度均为0.1～10mm³/s，横向往复移动的路程为5～100mm，横向移动速率为0.01～10.0mm/s；

每层偏转角度为1～30°，收集器的旋转速度为0.1～100rpm。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述二次交联为海藻酸钠与钙离子之间的交联或下述交联方式中任一种：

温度交联、酶交联、光交联和共价交联。

10.权利要求1-9中任一项所述方法制备的人工心室。