[发明专利]一种基于细胞软球体的3D体素打印方法

说明书

一种基于细胞软球体的3D体素打印方法，该方法包括设置水相输入部、油相输入部、微流控微管和加热装置，载有不同细胞类型的细胞外基质，作为不同的生物墨水，装载在同一水相输入部中，相互间由油相间隔开，水相输入部和油相输入部分别同步向微流控微管内输入生物墨水和油相，通过油相将生物墨水分隔形成单分散的包藏有细胞的微滴，微滴在微管内的流动过程中胶化成细胞软球体，微流控微管的出口处的加热装置将低沸点油相加热并迅速膨胀挥发，将细胞软球体依次射击到基板上，细胞软球体之间通过未完全胶化的墨水材料粘连在一起。本发明能够在打印材料不含生物惰性材料辅助的情况下打印出高度还原人体器官或组织结构和细胞微环境的体外模型。

技术领域

本发明涉及3D生物打印，特别是一种基于细胞软球体的3D体素打印方法。

背景技术

生物墨水细胞软支架材料来源于哺乳动物组织提取材料，富含蛋白质纤维，可为人体细胞提供类体内的基质环境，是体外组织制备的一种理想基质材料。然而，以蛋白质纤维为基础材料的3D生物打印中，打印结构难以独立成型，难以实现在只包含细胞和相应的细胞外基质材料，不含生物惰性材料辅助的情况下实现3D打印生物软组织。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述技术缺陷，提供一种基于细胞软球体的3D体素打印方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于细胞软球体的3D体素打印方法，包括水相输入部、油相输入部以及与所述水相输入部和所述油相输入部相连的微流控微管，所述水相输入部向所述微流控微管内输入载有细胞的细胞外基质材料即生物墨水，所述油相输入部同步向所述微流控微管内输入满足设定要求的低黏度低沸点的油相，通过所述油相将载有细胞的细胞外基质材料分隔形成单分散的包藏有细胞的微滴，所述微滴在所述微流控微管内的流动过程中胶化成细胞软球体，并利用所述油相在所述微流控微管的出口处迅速膨胀挥发将所述细胞软球体依次射击到3D打印基板上，打印的所述细胞软球体相互之间通过未完全胶化的墨水材料粘连在一起。

进一步地：

所述水相输入部中的水相包括载有不同细胞的多种生物墨水，多种生物墨水相互之间由油相分割开。

还包括移动装置，所述移动装置用于控制所述微流控微管在打印过程中按预设程序移动。

所述水相输入部和所述油相输入部均包括注射器和注射泵，水相和油相在所述注射器以设定速率的推动下同时注入下游的所述微流控微管内。

还包括在所述微流控微管的出口处设置的加热装置，所述加热装置在所述微流控微管的出口处加热所述油相，使所述油相体积迅速膨胀以推进所述细胞软球体的发射。

所述注射器和所述微流控微管的上游段设置在4℃恒温，所述微流控微管的下游段与加热喷头相连，微滴在下游段形成未完全胶化的细胞软球体。

所述细胞外基质材料包括适合人体细胞生长的蛋白质纤维材料。

所述水相输入部向所述微流控微管内输入载有多种不同细胞的细胞外基质材料，通过对含不同细胞的细胞软球体进行连续体素打印，得到可还原人体器官或组织的结构及功能的体外模型。

所述细胞为肝脏组织的组成细胞，所述体外模型为3D肝组织模型。

一种3D体素打印方法，使用所述的3D体素打印方法进行3D体素打印。

本发明具有如下有益效果：