[发明专利]非均质细丝和产生其的方法，支架和产生其的方法，微滴和产生其的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年7月27日提交的美国临时专利申请序列号62/197,329的优先权。该申请的全部内容在此通过引用被并入本文。

背景技术

动物和人模型的使用受测试方案的可行性、可利用性和伦理考虑的限制。因此，单层细胞培养用于研究潜在的抗癌剂。因为这些二维(2D)模型在微环境对肿瘤的化疗和非均质性的影响上给出非常少的反馈，单层研究是有限的。

发明内容

本发明的一个方面提供了产生非均质(heterogeneous)细丝(filament)的方法。该方法包括施加压力至多种细丝组分以将细丝组分移动至共同的出口通道内。

本发明的该方面可具有各种实施方式。多种细丝组分可以在共同的出口通道中彼此接触，但是保持基本上未混合。多种细丝组分可以在共同的出口通道中彼此接触并且混合。多种细丝组分可以在共同的出口通道中彼此接触并且混合以在相邻的细丝组分之间形成一个或多个浓度梯度。

多种细丝组分可选自：2、3、4、5、6、7、8、9和10种。

多种细丝组分可包括选自下述的一种或多种：聚合物、溶液、载细胞溶液、化学反应性溶液、水性溶液、藻酸钠溶液、牺牲支持材料、细胞、藻酸盐、交联剂、交联溶液、氯化钙溶液和水凝胶。

压力可以通过泵产生。泵可以是注射泵。

非均质细丝可以具有一维图案。非均质细丝可以具有二维图案。非均质细丝可以具有三维图案。

非均质细丝沿着纵轴可以是对称的。非均质细丝沿着纵轴可以是不对称的。

非均质细丝可以具有小于约1mm的最大横截面尺寸。非均质细丝可以具有小于约1μm的最大横截面尺寸。

本发明的另一方面提供了制造支架的方法。该方法包括根据本文所述的方法产生多种细丝。

本发明的另一方面提供了根据本文所述的方法产生的支架。

本发明的另一方面提供了包括多种相邻的细丝组分的非均质细丝。

本发明的该方面可具有各种实施方式。多种细丝组分可以在共同的出口通道中彼此接触，但是保持基本上未混合。多种细丝组分可以在共同的出口通道中彼此接触并且混合。多种细丝组分可以在共同的出口通道中彼此接触并且混合以在相邻的细丝组分之间形成一个或多个浓度梯度。

多种细丝组分可选自：2、3、4、5、6、7、8、9和10种。多种细丝组分可包括选自下述的一种或多种：聚合物、溶液、载细胞溶液、化学反应性溶液、水性溶液、藻酸钠溶液、牺牲支持材料、细胞、藻酸盐、交联剂、交联溶液、氯化钙溶液和水凝胶。

本发明的另一方面提供了产生微滴(droplet)的方法。该方法包括：靠近交联液体定位打印尖端；施加压力至一种或多种液体以产生延伸到打印尖端的外侧之外的微滴；和使微滴与交联液体接触，从而产生微滴。

本发明的该方面可以具有各种实施方式。微滴可以具有小于约1μL的体积。微滴可以具有小于约100nL的体积。

交联液体可以是氯化钙溶液。氯化钙溶液可以具有在约0.3g/L和约0.5g/L之间的浓度。氯化钙溶液可以具有在约0.5g/L和约1.0g/L之间的浓度。氯化钙溶液可以具有大于1.0g/L的浓度。

一种或多种液体可以包括选自下述的一种或多种：聚合物、溶液、载细胞溶液、化学反应性溶液、水性溶液、藻酸钠溶液、牺牲支持材料、细胞、藻酸盐、交联剂、交联溶液、氯化钙溶液和水凝胶。

定位步骤可包括将打印尖端定位在交联液体的表面的约100μm内。

微滴可以是非均质微滴并且施加压力步骤可以包括施加压力至多种液体。

微滴可以具有基本上球形形状。微滴可以具有基本上环形形状。微滴可以具有基本上平的和圆形形状。

附图说明

为了更完全地理解本发明的性质和期望的目的，参考以下结合附图的详细描述，其中贯穿几个视图中相同的参考字符表示相应的部件。

图1描绘了根据本发明的实施方式的至多三种材料的均质、非均质、轴对称和不对称的组合的微流体网络布局。

图2描绘了根据本发明的实施方式打印的纤维横截面的单位细胞设计。

图3描绘了根据本发明的实施方式将多种材料组合在1-维阵列中的示例性通道网络。

图4描绘了根据本发明的实施方式将用于控制非均质挤出的沉积头与多喷嘴沉积(MND)系统集成的同步多材料生物打印机(SMMB)的示例性方框图。

图5是根据本发明的实施方式为了可视化目的用三种不同材料灌注的制造的SMMB沉积头的照片。