[发明专利]通过加成沉积制造身体替代物的方法

说明书

本发明涉及一种通过加成沉积来制造生物墨水的方法，其包括供应：第一溶液，其含有5重量％至40重量％之间的明胶；第二溶液，其含有15重量％至35重量％之间的藻酸盐；第三溶液，其含有1重量％至15重量％之间的纤维蛋白原并任选地含有活细胞悬浮液；以及生成混合物，其包含：约35体积％至65体积％的第一溶液；约15体积％至35体积％的第二溶液；以及约15体积％至35体积％的第三溶液，选择所述比例使得它们总计100％。所述生物墨水使对象能够加成沉积，该对象可以通过含有钙离子和凝血酶的溶液进行聚合。所述对象可以进行培养并且可用作身体组织的替代物，例如(添加成纤维细胞)作为皮肤替代物。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，更具体而言涉及身体组织替代物，尤其是皮肤组织的替代物。特别地，本发明涉及身体(如皮肤)替代物的制造，所述身体替代物旨在被植入体内或者进行药物或化妆品的活性成分的测试，以评价其毒性、效果或在身体组织中的渗透力。

背景技术

在欧洲，不能再在实验动物身上对用于化妆品中的化学产品进行测试；因此，在下列方面作出不断的尝试：改进皮肤替代物、赋予皮肤替代物更接近天然皮肤特征的特征、降低皮肤替代物的生产和使用成本。在制造生物技术材料和基质的不同实验方法中，加成沉积法在过去几年中受到了相当多的关注。

在过去大约十年中在很多应用领域开发了加成制造方法，其中有一些被称为“立体平板印刷”或“3D打印”，其最初被设计用于制造由塑料制成的模型工业部件(快速原型制造，参见FR 2 567 668)。它们通常包括在初始基底上以可控的三维形式沉积粉末、糊剂或液(墨水)相，然后通过使该沉积相固化从而获得具有可控的三维形状的物体。所述沉积通常进行若干次，每次均使粉末、糊剂或液相以可控的三维形式沉积；这些沉积物通常是逐步(一层一层的)固化的。所述粉末、糊剂或液相可以为均质的(例如均匀的粉末或熔融的热塑性聚合物)或可以在液相中包含固体颗粒的分散体。其粘度可以为关键参数，因为其沉积之后得到的预成形体在等待其固化时必须不会塌陷(该等待时间可能为几分之一秒)。根据墨水的组成，可以通过非常不同的技术进行固化；也可以自发地发生固化，特别是在熔融状态下的挤出聚合物固化的情况下，或者在触变性糊剂的情况下，或者在聚合物的组成包含彼此反应的分子的情况下(如在US 6,942,830中描述的那样)。

例如，可以通过沉积能够由激光束的光(或由吸收产生的热量)而聚合的墨水来制造塑料部件，并且可以通过沉积含有金属颗粒或粉末的糊剂来制造金属部件，所述糊剂能够在激光束作用(被称为SLS(选择性激光烧结)的技术)下固结(通常通过中间体熔融)；也可以直接沉积熔融金属。由此可以制造复杂形状的工业部件。在市场上有大量技术(和关于它们的缩写)，如FDM^TM(熔融沉积成型)、多嘴喷射成型和FTI(膜转印成像)。缩写SFF(实体自由成型制造)用于指定一组技术，其可用于使用加成技术直接地由CAD(计算机辅助设计)文件来制造三维结构。

加成制造技术的使用在生物技术领域的现有技术中是已知的；因此，已经打印了基于“生物学”材料的三维结构。更确切地说，在这种情况下，所使用的墨水为能够固化的生物相容性材料。这些材料可用作活细胞支架，活细胞在支架固化后引入。也可以将活细胞直接引入墨水中，然后其为含有活细胞的悬浮液；这些墨水有时被称为“生物墨水”。

这种固化可以通过光化学方法完成。例如，文献US 2014/0052285描述了使用几种类型的光致聚合水凝胶(即PEG-DA(＝聚乙二醇二丙烯酸酯)、PEG-DA-PEA(聚酯酰胺)、GMA-壳聚糖和藻酸盐)来制造能够定殖活细胞的支架。US 2013/0304233描述了基于PPF(聚丙烯富马酸酯)的可再吸收的支架结构的制造。US 7 780 897和US 8 197 743描述了使用通过光化学反应固化的聚乙二醇水凝胶的立体平版印刷的其他实施方案。然而，通过光化学固化需要大量的光催化剂、光引发剂和/或染色剂(例如：2％的光引发剂)；这些添加剂会产生毒理学问题。就光催化剂而言，即使其本身没有毒性，但自由基的产生总是有助于细胞死亡和具有干扰所得产品的风险。这就是为什么需要为生物技术应用找到光致聚合的替代品。