[发明专利]一种三维多尺度血管化支架的构建系统和方法

权利要求书

1.一种三维多尺度血管化支架的构建方法，使用三维多尺度血管化支架的构建系统进行操作，所述三维多尺度血管化支架的构建系统，包括3D打印机(1)，医用注射器(2)，空气压缩机(3)和高压电源(4)， 3个所述医用注射器(2)安装在3D打印机(1)上，其中第一和第二个医用注射器与空气压缩机(3)相连接作为3D打印第一和第二喷头，用于打印改性明胶与普朗尼克F127；第三个医用注射器的针头与高压电源(4)的正极相连，作为3D打印第三喷头；3D打印机(1)的接受平台(5)与高压电源(4)的地线相连用于电流体动力直写；采用生物3D打印技术与电流体动力直写技术相结合通过增减材复合制造的方法制备出含有三维多尺度血管化通道网络的组织支架；

所述系统能选择挤出牺牲材料的喷头直径来控制内部通道尺寸，以适应不同的应用需求；

其特征在于，操作步骤如下：

a.在3D打印机(1)接收平台(5)上打印用于接收牺牲模板的半球形支架：用去离子水配置15±0.5％的水凝胶，所述水凝胶为明胶，放置60±2℃水浴中进行搅拌，直至水凝胶颗粒均匀溶解并且温度降到30±1℃，此时加入交联剂以交联水凝胶溶液，将配置好的水凝胶加热至熔融态并保持装入第一个医用注射器中，使用生物打印机的第一个喷头把熔融态明胶在3D打印机(1)接收平台(5)上打印出半球形支架；

b.打印血管网络的主通道与次级通道牺牲模板：用去离子水配置35±1％的普朗尼克F127，在4±0.1℃环境下进行搅拌，直至普朗尼克F127均匀溶解，将配置好的普朗尼克F127装入第二个医用注射器中，温度恢复到30±1℃使普朗尼克F127保持在可打印状态，第二个喷头的规格先用20G的针头，在步骤a中打印的半球形支架上打印设计好的血管化网络的主通道牺牲模板；将第二个喷头换为规格为15G的针头，在步骤a中打印的半球形支架上打印设计好的血管化网络的次级通道牺牲模板；

c.进行电流体动力直写工艺打印血管网络的微通道牺牲模板：聚己内酯PCL、二甲基酰胺和二氯甲烷以1：3：6的质量比进行配置；把配置好的溶液加入第三个医用注射器中，第三个喷头的规格选用20G的针头，打开高压电源(4)，溶液在高压电场作用下，电荷借助电极，通过分子极化以及电解质电离的方式形成流体纤维在步骤a中打印的半球形支架上打印设计好的血管化网络的微通道牺牲模板；

d.封装、交联和成形通道：在步骤a、b、c所成形的结构上继续使用生物3D打印机的第一喷头进行打印，打印出设计好的支架的完整形状，待其固化之后便完成了封装；然后控制环境温度使支架冷却使其中的牺牲材料普朗尼克F127液化，从事先留出的通道结构中流出，便完成了主通道和次级通道的制备；把支架在37±1℃二氧化碳培养箱中进行交联，交联完成之后浸入二氯甲烷，支架中的PCL纤维溶解形成微通道，这样就完成了组织支架(12)的制备。

2.根据权利要求1所述的三维多尺度血管化支架的构建方法，其特征在于：在步骤a和d中，水凝胶为明胶，交联剂为TG酶，两者质量比为10：1。

3.根据权利要求1所述的三维多尺度血管化支架的 构建方法，其特征在于：在步骤a和d中，水凝胶为明胶，交联剂为戊二醛，两者质量比为10：1。

4.根据权利要求2所述的三维多尺度血管化支架的构建方法，其特征在于：在配制所述明胶时，从培养箱中取出正在培育中的第五代人体脐静脉内皮细胞，经胰蛋白酶作用使细胞离散、离心机离心步骤，倒掉离心管中的上清液部分获得人体脐静脉内皮细胞，向该离心管中加入合适的细胞培养液并均匀吹打，然后用移液管将含有内皮细胞的液体移入步骤a中的明胶溶液中、搅拌均匀，从而获得含有人体脐静脉内皮细胞的明胶溶液，所有步骤均在无菌环境下操作，加入的人体脐静脉内皮细胞有向血管内膜分化的作用，其利于组织的生长。

5.根据权利要求3所述的三维多尺度血管化支架的构建方法，其特征在于：在配制所述明胶时，从培养箱中取出正在培育中的第五代人体脐静脉内皮细胞，经胰蛋白酶作用使细胞离散、离心机离心步骤，倒掉离心管中的上清液部分获得人体脐静脉内皮细胞，向该离心管中加入合适的细胞培养液并均匀吹打，然后用移液管将含有内皮细胞的液体移入步骤a中的明胶溶液中、搅拌均匀，从而获得含有人体脐静脉内皮细胞的明胶溶液，所有步骤均在无菌环境下操作，加入的人体脐静脉内皮细胞有向血管内膜分化的作用，其利于组织的生长。