[发明专利]复合3D打印成型系统、成型方法及血管支架

说明书

本发明涉及组织工程领域，特别地涉及一种结合3D打印技术与静电纺丝技术的复合3D打印成型系统、成型方法及血管支架。所述复合3D打印成型系统至少包括3D打印系统、静电纺丝系统以及成型台。3D打印系统能够在成型台的制冷平台上打印3D模型，静电纺丝系统能够在所述3D模型上电纺成膜，通过溶解3D模型能够得到中空的组织支架。本发明提供的复合3D打印成型系统，其结合了3D打印技术与静电纺丝技术，综合了两者的优势，使得能够实现具有精确的三维结构以及优秀的力学性能和生物相容性的组织支架，并且本发明还提供了该复合3D打印成型系统所采用的成型方法以及通过该成型方法和复合3D打印成型系统得到的血管支架。

技术领域

本发明涉及组织工程领域，特别地涉及一种结合3D打印技术与静电纺丝技术的复合3D打印成型系统、成型方法及血管支架。

背景技术

当前，心血管疾病严重地影响着人类的健康，为了治疗此类疾病，血管移植是一种常见的方案。血管移植方法中所使用的血管来源包括：自体血管，异体血管和人造血管。其中，自体血管的效果最好，但是其来源有限且对供体部位伤害较大，而异体血管则存在免疫排斥和来源受限等问题。基于仿生学原理，通过组织工程构建仿生的人造血管才是最终的解决办法。并且，人造血管也是其它大尺寸人工组织和器官成功构建和存活的基础。现有的人造血管的构建有脱细胞基质法、细胞膜片法、微流体法、3D打印和静电纺丝等多种技术，这其中的各种技术都有其各自的优势和应用领域，相应的也有各自的局限。

其中，3D打印技术是通过将三维结构分割为二维加工数据，然后通过层层成型，逐层累积的原理来加工成型的。3D打印技术可以精确成型复杂的三维结构体，但是对于小直径多分支的血管系统的构建却有着困难：例如利用温度相变制造的人工血管，因为工艺的原因，若用明胶、纤维蛋白原和海藻酸钠等天然高分子材料，得到的人工血管其力学性能不足；若是用PLGA、PU等合成高分子材料，只有将其堆积到毫米级的厚度时才会具有一定的力学性能，但这种毫米级的结构体与天然血管有着较大的差别，不能很好地用于病变血管的修复与再生。静电纺丝技术可以喷射出纳米级纤维，形成力学强度和生物相容性都很优秀的薄膜，为后续的种植细胞的粘附、生长和迁徙提供良好的微观环境，但是其必须以模具为基础，在模具表面成型出特定的形状，单独的静电纺丝装置并不能精确成型复杂的三维结构。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷而实现了本发明。本发明的一发明目的在于提供一种复合3D打印成型系统，其结合了3D打印技术与静电纺丝技术，综合了3D打印技术和静电纺丝技术两者的优势，使得能够实现具有精确的三维结构以及优秀的力学性能和生物相容性的组织支架。

本发明的另一发明目的在于提供一种根据本发明的复合3D打印成型系统所采用的成型方法。

本发明的又一发明目的在于提供一种采用根据本发明的成型方法通过根据本发明的3D打印成型系统得到的血管支架，能够成型仿生自然的多分支多层人工血管。

为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供了一种如下的复合3D打印成型系统，所述复合3D打印成型系统包括：3D打印系统，所述3D打印系统包括至少一个3D打印喷头；静电纺丝系统，所述静电纺丝系统包括多自由度移位机构以及设置于该多自由度移位机构的自由端的静电纺丝喷头；成型台，所述成型台能够在所述3D打印系统与所述静电纺丝系统之间移动，所述成型台设置有制冷平台；以及控制系统，所述控制系统至少用于控制所述3D打印系统、所述静电纺丝系统和所述成型台；其中，所述3D打印系统通过所述至少一个3D打印喷头能够在所述成型台的所述制冷平台上打印作为中间芯材的3D模型，并且所述静电纺丝系统能够通过所述多自由度移位机构使所述静电纺丝喷头对准所述3D模型的任意部位，以通过所述静电纺丝喷头在所述3D模型的表面纺丝成膜。

优选地，所述多自由度移位机构为具有至少三个自由度的移位机构。优选地，所述多自由度移位机构为机械臂，所述机械臂的端部设置有静电纺丝喷头。