[发明专利]三维灌流培养系统及3D打印的组织器官

说明书

本发明涉及组织工程领域，特别地涉及三维灌流培养系统及3D打印的组织器官。该三维灌流培养系统包括如下彼此串联的各部分：培养液供给部,用于存储所述三维灌流培养系统用的培养液；复合动力源，其能够模拟人体体内的心脏供给系统；三维培养器，三维培养器以使得组织器官能够进行多自由运动的方式对该组织器官进行培养；以及氧气/二氧化碳循环供给部，其用于模拟人体体内的肺部呼吸系统。这样，本发明提供了一种三维灌流培养系统，其能够为生物3D打印的含组织细胞的三维组织器官提供心肺模拟环境，进而为组织器官的生长提供接近体内的微观环境。本发明还提供了一种通过上述三维灌流培养系统培养的3D打印的组织器官。

技术领域

本发明涉及组织工程领域，特别地涉及用于培养生物3D打印组织的心肺模拟三维灌流培养系统及采用该三维灌流培养系统培养的3D打印的组织器官。

背景技术

生物3D打印技术的兴起，给医学界中组织工程领域的发展带来了巨大影响。通过3D生物打印技术，可以将生物相容性良好的生物材料打印成用于组织和/或器官修复、维持或改善受损组织或器官的组织工程(支架)。另外还可以将含有正常组织细胞(活细胞)的水凝胶打印在生物材料支架上，从而形成具有特定形态、结构和功能的相应组织器官。得到的含有活细胞的组织器官再经过一段时间的培养，细胞在生长增殖同时生物材料的支架逐渐降解被吸收，最终形成真正的活体器官，达到组织再生、修复和重建的功能。

为使3D打印的组织器官能够成功转化为需要的活体组织器官，如何实现组织细胞在三维的支架内长期培养、维持其功能以至于成活，成为一个十分重要的课题。三维灌流培养反应器为此提供了技术支持。

在三维灌流培养的发展过程中，先后出现平板型静态灌流培养和旋转型三维灌流培养等。但人体是一个复杂的活动的个体，需要不断供给营养和排泄废物的血液循环系统，现有的灌流培养系统都无法满足要求。因此，医学研究领域急需具有灌流功能的培养装置用来尽可能地模拟出体内微环境。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷而实现了本发明。本发明的发明目的在于提供一种三维灌流培养系统，其能够为生物3D打印的含组织细胞的三维组织器官提供心肺模拟环境，进而为组织器官的生长提供接近体内的微观环境。本发明的另一个发明目的在于提供一种通过上述三位灌流培养系统培养的3D打印的组织器官。

为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供了一种如下的三维灌流培养系统，所述三维灌流培养系统包括：培养液供给部，所述培养液供给部用于存储在所述三维灌流培养系统内流动的培养液；复合动力源，所述复合动力源能够在所述三维灌流培养系统内产生复合动力以模拟人体体内的心脏供给系统；三维培养器，所述三维培养器以使得组织器官能够进行多自由度运动的方式通过所述培养液对该组织器官进行培养；以及氧气/二氧化碳循环供给部，所述氧气/二氧化碳循环供给部用于将所述培养液中的氧气和二氧化碳维持在预定的浓度以模拟人体体内的肺部呼吸系统，在所述三维灌流培养系统中的培养液流动方向上，所述培养液供给部、所述复合动力源、所述三维培养器和所述氧气/二氧化碳循环供给部串联连通。

优选地，所述复合动力源包括彼此并联的蠕动泵和柱塞泵，在所述蠕动泵所在的支路上，所述蠕动泵与至少一个单向阀串联，并且在所述柱塞泵所在的支路上，所述柱塞泵与至少一个单向阀串联。

优选地，所述三维培养器包括：旋转培养组件，所述旋转培养组件用于收纳所述组织器官并对该组织器官进行培养；驱动组件，所述驱动组件能够产生使得所述旋转培养组件产生所述多自由度运动的驱动力；传动组件，所述传动组件用于将所述驱动组件的驱动力传动到所述旋转培养组件；以及支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述旋转培养组件、所述驱动组件和所述传动组件。

更优选地，所述驱动组件包括至少两个减速电机，并且所述传动组件包括：主轴，所述主轴分别与所述至少两个减速电机连接；以及摇臂，所述摇臂的一端与所述主轴连接并且所述摇臂的另一端与所述旋转培养组件连接。