[发明专利]细胞打印方法及细胞打印系统

说明书

技术领域

本发明涉及细胞打印和细胞提取领域，尤其是涉及一种细胞打印方法及细胞打印系统。

背景技术

近年来，细胞打印技术在组织工程学、病理模型构建、药物筛选与检测、细胞生物学研究等领域发挥着越来越重要的作用。目前，细胞打印技术主要包括喷墨打印（压电容积驱动式和热气泡式）、激光直写、激光诱导转移、静电喷射、聚焦超声波喷射、微挤出等，上述的这些细胞打印技术存在如下的问题：一、在细胞打印过程中往往会产生瞬间高温、高压或瞬间强静电场，对细胞的成活或保持其原本的生物学特性等不利。二、在喷射多种类型细胞时，往往需要采用多组喷射机构或更换多个喷头，从而增加了设备复杂程度或加大了操作的复杂范围。三、多数工艺每次打印的最小细胞数量仍在数个至数十个范围，在稳定、高效的单细胞打印方面还没有得到充分发展。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种可实现细胞吸取、聚齐和喷射的细胞打印方法。

本发明的另一个目的在于提出可实现细胞吸取、聚齐和喷射的细胞打印系统。

根据本发明第一方面实施例的细胞打印方法，包括如下步骤：S1：将微喷管插入所需细胞悬浮液中，所述细胞悬浮液分别容纳在不同的细胞盛装容器中；S2：利用微位移往复运动机构在所述微喷管上执行预定的细胞吸取驱动，以吸入一定数量的细胞并组合成细胞打印序列；S3：利用所述微位移往复运动机构在所述微喷管上执行预定的细胞聚齐驱动，将细胞在微喷管内排列成密排单细胞列；S4：将所述微喷管移动至所需的打印位置，利用所述微位移往复运动机构在所述微喷管上执行预定的细胞喷射驱动，以将所述细胞按序列喷射在所述打印位置处。以及如果需要继续打印与所述细胞悬浮液对应的细胞，则利用所述微喷管重复执行上述步骤S1-S4，直至完成所有的细胞二维图形或三维结构的细胞打印。

根据本发明实施例的细胞打印方法，通过利用细胞悬浮液的粘滞力和惯性力交替地作为动力即利用交变滞惯力的作用来实现细胞悬浮液的吸取、聚齐和喷射，从而无论是在细胞悬浮液的吸取或喷射的过程中，均无瞬间高温或瞬间强静电场等产生，对细胞的损伤较小，同时由于本发明的细胞打印方法采用先进后出的顺序吸取和喷射细胞，从而可利用同一个微喷管以实现多种细胞的吸取和打印操作，避免了因采用多组微喷管而使设备复杂程度增加，避免了因更换微喷管而造成的操作过程复杂化，同时避免了使用其他工具进行上述操作，可减少细胞的染菌几率，并且能实现“即吸即打印”的连贯细胞操作，有利于保证打印过程中的细胞的活性；同时，通过聚齐驱动，可以使细胞在微喷管内排列成密排的单细胞列，从而为稳定、可控的单细胞打印提高了有力保证。

另外，根据本发明的细胞打印方法还具有如下附加技术特征：

具体地，在所述步骤S2中，所述微位移往复运动机构通过使所述微喷管产生与所述细胞吸取驱动相对应的非对称的往复运动，而将所需的细胞吸入所述微喷管中。

具体地，在所述步骤S3中，所述微位移往复运动机构通过使所述微喷管产生与所述细胞聚齐驱动相对应的非对称的往复运动，而将细胞在微喷管出口附近排列成密排单细胞列。

具体地，在所述步骤S4中，所述微位移往复运动机构通过使所述微喷管产生与所述细胞喷射驱动相对应的非对称的往复运动，而将所述细胞喷射在所述打印位置处。

具体地，所述微位移往复运动机构驱动所述微喷管产生与不同的位移曲线相对应的非对称的轴向往复运动，以执行对所需的细胞的吸取驱动、聚齐驱动和喷射驱动。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤S2、S3和S4中，通过控制所述微位移往复运动机构的电压、频率和驱动波形时间宽度来控制所需细胞的吸入量、聚齐程度或者喷射数量，从而可减少细胞的浪费。

在本发明的一些示例中，所述步骤S4在空气介质中执行。

在本发明的另一些示例中，所述步骤S4在液体介质中或凝胶介质中执行。

在本发明的一些实施例中，在步骤S2中，所述微喷管做离开液面的运动，其加速度由零增加到第一预定值，接着保持所述第一预定值第一预定时间，最后再回到零值；以及施加在所述微位移往复运动机构上的驱动信号使得所述微喷管的位移波形的曲线斜率的绝对值随着时间的变化而逐渐增大。