[发明专利]用于制备包含结晶纤维素的结构的方法

说明书

描述

发明背景

本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的包含结晶纤维素的结构 的制造方法、该结构、根据权利要求12的前序部分所述的空心模具的制造 方法以及该空心模具。本发明还涉及3D打印机的用途。

背景技术

结晶纤维素结构可用于很多应用中，例如作为由从生物取出的细胞来 进行活细胞体外培养(“组织工程”)的支撑结构，目的在于将培养的细胞 植入相同的生物和以此方式获得或者修复组织功能。组织优选是软组织例 如皮肤、肌肉或者脂肪组织，其与硬组织或者骨组织不同。

活组织通常包括大量特异化细胞，其通过信号分子的帮助来彼此影响， 并认为细胞在低分子量物质浓度梯度内使本身进行取向并可以以某一特 殊方式行动。这也被称为“位置信息”。组织的细胞之间存在被称为胞外基 质的支撑结构，其由从细胞释放的大分子构成，并且使得细胞稳定在它们 的特定位置中。如果胞外基质破坏和细胞变得融合，则正常的、有差异的 体细胞不再能够识别自身和再次构建所失去的结构。然而，已经发现，如 果使这些细胞达到它们与相应的相邻细胞的原始空间关系，则它们的正常 功能可恢复。

一种已知的解决方法企图通过在特定的支撑结构(也称为支架)内“三 维地”培养细胞来模拟胞外基质。支架通常是具有大内表面积的泡沫状多孔 结构。国际申请公开WO 2006/096791公开利用各种现行的可吸收的和不 可吸收的合成聚合物来生产所谓的纳米丝，由该纳米丝构成层状支架。相 关的德国专利申请10 2007 006 843记载了结晶纤维素的支撑结构，其包括 可定殖的空腔，例如类似于血管的支化管系统的形式。为制造这些支撑结 构，描述了一种方法，其中利用木质醋杆菌菌株的形成纤维素的细菌来定 殖空心腔。此处借助于螺旋蜡线例如夏蜡(summer wax)作为平行地相互 堆叠和/或并排设置的间隔物，从而产生管系统。利用纤维素填充模具之后， 通过熔化将蜡线移除。

结晶纤维素的结构也可以适合作为用于哺乳动物的植入物。国际申请 公开WO2006/61026A1例如公开一种由细菌来源的微晶纤维素生产空心体 的方法，据说其可植入小鼠颈动脉而没有不利作用，例如异体反应或者血 栓形成。相关的德国专利申请10 2007 006 844描述由微晶纤维素制成的空 心体来模拟(仿造)静脉。对于该生产方法，提出了一种具有模芯的空心 模具，浇铸蜡体、薄金属板与手动引入的凹槽组合在一起形成模芯，该模 芯被模壳包围。空心模具定殖有木质醋杆菌菌株的纤维素形成细菌。然后 通过熔化将蜡移除并且使薄金属板机械地分离。

此处描述的用于空心模具的制造工艺很大程度上以人工干预为特征。 此外，精确地匹配一个体部件是极其昂贵的，这是由于对于该情况空心模 具常常不得不首先进行模拟。在蜡模芯通过熔化溶解的程度上，每个结构 是独特的物品，因此仅仅在有限的程度上能被复制。特别地，通过现有技 术的工艺，在空心结构中无法产生复杂的内部构造或者只能产生具有有限 复杂性的内部构造。

美国公开说明书US 5,506,607还公开了一种3D打印机，其由固化模 型材料层来构造三维模型层。所述层通过以液体或者可流动的粘度将模型 材料的小滴从一个或多个喷嘴喷出到基材上形成，喷嘴和基材沿X、Y和 Z方向可彼此相对移动。通过计算机控制基材和喷嘴，使得它们在X-Y平 面上产生单个层。喷嘴或者基材另外沿Z方向移动，使得喷嘴可沿Z方向 产生层叠的层。除了形成实际模型的模型材料之外，可喷射可移动的支撑 材料，其支撑模型的另外的未支撑部分，例如H-形模型的横梁。

本发明所基于的问题

本发明的目的在于提供一种用于制造包含结晶纤维素的结构的改进方 法以及这种结构。本发明的目的还在于提供3D打印机用于制造包含结晶 纤维素的结构的新用途。本发明的目的还在于提供一种空心模具、用于制 造该空心模具的改进的方法以及3D打印机用于制造空心模具的用途。

根据本发明的解决方案

为实现该目的，本发明教导一种根据权利要求1的特征的用于制造包 含结晶纤维素的结构的方法、具有权利要求10所述特征的结构、具有权利 要求11所述特征的3D打印机用于制造包含结晶纤维素的结构的用途、具 有权利要求12所述特征的用于制造空心模具的方法、具有权利要求17所 述特征的空心模具、以及具有权利要求18所述特征的3D打印机用于制造 空心模具的用途。