[发明专利]一种基于光固化的组织器官前体组装设备及方法

权利要求书

1.一种基于光固化的组织器官前体组装设备，所述设备含有支架（102）、控制单元(112)、旋转成形台（105）、升降台（107）、喷涂装置(103)和灭菌装置(110)以及安装在支架顶部的X向运动机构（108）和Y向运动机构（109），所述的升降台（107）安装在支架（102）底部，X向运动机构（108）安装在Y向运动机构（109）上，其特征在于：该设备还包括喷阀挂架（104）、喷阀选取装置（101）和偏转台（106）；所述的喷涂装置（103）悬挂在喷阀挂架（104）上，喷涂装置（103）至少采用3套；喷阀挂架（104）固定在支架（102）上，喷阀选取装置（101）固定安装在X向运动机构（108）上，偏转台（106）安装在升降台（107）上；所述的旋转成形台（105）安装在偏转台（106）的顶部；每套喷涂装置(103)包括设置在底板（409）上的喷头、喷涂溶液针筒（402）、连接板（406）、直线轴承（408）和两个波长为300-600nm的点状光源（405），点状光源布置在喷头两侧，使两束光同时照射在喷头喷出的含有光敏材料的高分子溶液上。

2.如权利要求1所述一种基于光固化的组织器官前体组装设备，其特征在于:所述的喷阀选取装置（101）包括定位销（301）、定位板（302）和电动夹钳（303）；电动夹钳（303）与喷涂装置（103）的连接板（406）相配合；定位销（301）与喷涂装置（103）的连接板（406）上的定位孔（401）相配合。

3.如权利要求1所述一种基于光固化的组织器官前体组装设备，其特征在于：所述喷头包括气动喷头、电机助推式喷头和压电喷头。

4.如权利要求3所述一种基于光固化的组织器官前体组装设备，其特征在于：所述的气动喷头包括喷雾阀和喷射阀中的一种或两种的组合,气动喷头通过气体管路与高压气体源(113)相连接。

5.如权利要求1所述一种基于光固化的组织器官前体组装设备，其特征在于:喷阀挂架（104）包括多个悬挂单元，每个悬挂单元由支撑板（201）、磁铁(202)和两个悬挂杆(203)组成；每个悬挂单元的两根悬挂杆（203）与喷涂装置（103）的两个直线轴承（408）对应插入，支撑板（201）固定安装在支架(102)上。

6.采用如权利要求1所述装置的一种基于光固化的组织器官前体组装方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

1）喷阀选取装置（101）在控制单元（112）的控制下，首先选择并卡紧一套装有不含细胞但含有光敏材料的高分子溶液的喷涂装置，使两个波长为300-600nm的点状光源（405）出射的两束光同时照射在喷头喷出的高分子溶液上，固化并形成组织器官三维结构支架；

2）喷阀选取装置（101）将步骤1）中所使用的喷涂装置放回喷阀挂架（104），选择并卡紧另一套装有含细胞和光敏材料的高分子溶液的喷涂装置，在步骤1）形成的组织器官三维结构支架表面喷涂并形成细胞层；

3）喷阀选取装置（101）将步骤2）中所使用的喷涂装置放回喷阀挂架（104），选择并卡紧另一套装有聚氨酯或PLGA溶液的喷涂装置，然后将聚氨酯或PLGA溶液以雾状形态喷出，在成形体外表面形成一层保护膜，最终制造出具有空间复杂形状和多种细胞的组织器官前体。

7.如权利要求6所述的一种基于光固化的组织器官前体组装方法，其特征在于：步骤1）中所述的不含细胞但含有光敏材料的高分子溶液为含水溶性聚氨酯丙烯酸酯和樟脑醌的水溶液，其中水溶性聚氨酯丙烯酸酯质量浓度为30%-60%，樟脑醌质量浓度为3%-5%；步骤2）中所述的含细胞和光敏材料的高分子溶液为含聚乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇、明胶、生长因子和细胞的水溶液，其中聚乙二醇丙烯酸酯和聚乙二醇溶于水中质量浓度分别为30%-60%和5%-10%，明胶的质量体积浓度为0.05g-0.5g/ml，生长因子质量体积浓度为10-50ng/ml，细胞浓度为1×10⁵个/ml-1×10⁷个/ml，其中所述的细胞是肝细胞、脂肪干细胞或星状细胞中的一种或几种的组合；步骤3）中所述的聚氨酯或PLGA溶液为聚氨酯或PLGA溶于有机溶剂制成质量浓度为1%-30%的溶液；所述的有机溶剂采用二甲基亚砜、四乙二醇或1.4二氧六环。