[发明专利]管状类组织结构体及其构建方法

说明书

本发明提供一种管状类组织结构体及其构建方法。所述方法包括：A、制备打印墨水；B、体外培养用于打印的细胞，得到细胞培养液；C、将打印墨水与细胞培养液分别连接生物打印机的不同喷头，共同打印到缠绕棒上，形成无缝的管状组织，然后去掉缠绕棒，即为中空的管状类组织结构体。该方法通过水平缠绕式细胞3D打印技术形成结构和细胞/材料成分可控的管状结构。该管状类结构与人体脉管形状尺寸接近，并且具有适应人体所需求的力学与生物学性能，具备临床应用潜力，可用于药物检测、组织工程、再生医学、体外生理模型/病理模型/药理模型构建、组织/器官/人体芯片等方面。

技术领域

本发明涉及生物医学工程领域，具体地说，涉及一种管状类组织结构体及其构建方法。

背景技术

人体脉管系统分布广泛，提供人体内各种器官的营养物质、氧气与激素等的输运，对全身组织器官的生长发育，功能维持起着重要的作用。

心血管系统为人体内各种器官养分与氧气交换。在特定的心血管疾病中，有时需要将坏死的血管进行替换移植，而目前作为手术移植使用的人工血管仍无法完美的满足生物兼容性高、力学性能好、具收缩舒张能力等要求。举例而言，目前用于冠状血管移植的直径小于6mm的人工血管仍存在低通畅率的问题，同时，现阶段对于复杂形状的血管结构也很难进行客制化与制造。由此，血管构建也一直是生物制造组织与器官中的一个普遍问题。

人体胆管主要作用将肝细胞分泌的胆汁输送到十二指肠，帮助消化脂肪类食物。胆管堵塞引起胆汁淤积，其引起的急性梗阻性化脓性胆管炎，可危及生命。此时，使用生物工程胆管可以作为肝移植外的另一种选择。因而构造出人体胆管的构造、结构特性、标志物和功能(碱性磷酸酶和γ-谷酰基转移酶活性)等特征的生物工程胆管也成为一大需求。

人体气管作为连接喉与支气管之间的管道，不仅是空气的通道，而且具有防御、清除异物、调节空气温度和湿度的作用。喉气管狭窄或缺损是一种严重影响人们生活质量的致残性疾病。通常需要对病变部位进行切除手术，切除术后的愈合问题是临床一大难题。而构建具备气管结构特征与功能的生物工程气管可能是解决这一难题的关键。

人体胰管引流胰液至十二指肠，帮助消化食物。胰管堵塞致胰液引流不畅，可诱发急性胰腺炎。此外，人体还有其他管道类器官诸如输尿管、淋巴管、肠管等，一旦这些脉管器官发生病变，可能严重影响人体健康。而目前应用管状类生物结构体进行体外移植已经成为一种常见的方法。由此而言，构建具备一定力学性能与生物学性能相融合的管状类组织，成为临床一大需求，同时也是组织工程的研究焦点。

生物3D打印，定义为将含有活性细胞的材料用于3D打印技术。生物打印技术，可以根据仿生原理和计算机设计，将大量活性细胞和活性生物材料排布在预先设计的空间位置，在人体多种组织和脏器构建中表现出巨大优势。然而打印具备个性化结构尺寸(直径，厚度，长度，曲率等)并具有相应的力学及生物学性能等适应临床需求的管状类组织也仍旧是亟待解决的问题。因此，对于较复杂的体外组织，特别是较长的管状结构，如，血管、气管、胆管、喉管等，亟需开发新的细胞打印工艺。实现多种材料的分别控制和可控输送，以及较长管状结构的稳定制造。

发明内容

本发明的目的是提供一种管状类组织结构体及其构建方法。

本发明构思如下：采用水平缠绕式细胞3D打印技术，控制打印生物墨水、交联剂和活性细胞等物质的混合和输送。采用缓慢旋转的棒状收集装置作为成型平台，构建打印墨水水平缠绕模式，形成长度较长的中空管状类组织结构体。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种管状类组织结构体的构建方法，包括以下步骤：

A、制备打印墨水；

B、体外培养用于打印的细胞，得到细胞培养液；

C、将打印墨水与细胞培养液分别连接生物打印机的不同喷头，共同打印到缠绕棒上，形成无缝的管状组织，然后去掉缠绕棒，即为中空的管状类组织结构体。