[实用新型]一种制备内壁具有螺旋褶皱的人工血管的超声同轴喷头

说明书

本实用新型涉及一种制备内壁具有螺旋褶皱的人工血管的超声同轴喷头，属于机械学科，生物制造领域。利用此方法制备人工血管已经成为生物制造领域一大研究热点。通过在直写挤出装置上合理地施加超声螺旋振动，使得水凝胶挤出时，与振动芯部接触的人工血管材料受到沿挤出方向上的纵扭复合振动应力，形成一定层厚的微尺度的螺旋流，并最终在交联固化管状纤维内壁上复映出螺旋褶皱的表面形貌，使之更加接近血管生理特征。

技术领域

本发明涉及一种制备内壁具有螺旋褶皱的人工血管的超声同轴喷头，属于机械学科，生物制造领域。

背景技术

传统方法（如静电纺丝技术，倒模技术灌注或传统3D打印技术堆积而成）制备的人工血管，内壁表面无真实血管的褶皱特征，移植作用后易形成血栓。与普通制备人工血管的方法与设备相比，通过超声螺旋振动喷头，利用同轴直写方式制备小口径人工血管，且人工血管表面可形成螺旋褶皱，使之更接近真实血管表面生理结构，当血液流经血管形成螺旋流对血管内壁进行冲刷，从而起到抑制血栓形成的作用。

目前，随着生物3D打印的兴起，利用海藻酸钠、壳聚糖等可快速反应交联固化的水凝胶作为药物与细胞的载体材料，以同轴直写的方式直接成形中空纤维，作为人工血管或以其为基本单元沉积成一定几何形状的生物支架，在组织工程、制药及临床医学等领域具有很好的应用前景。利用此方法制备人工血管已经成为生物制造领域一大研究热点。通过在直写挤出装置上合理地施加超声螺旋振动，使得水凝胶挤出时，与振动芯部接触的人工血管材料受到沿挤出方向上的纵扭复合振动应力，形成一定层厚的微尺度的螺旋流，并最终在交联固化管状纤维内壁上复映出螺旋褶皱的表面形貌。

国际专利文献（申请号PCT/CN2014/078238）涉及一种医用生物组织结构及其制备方法和专用设备的制作方法和专用设备,基于粘附交联固化原理，利用同轴喷头挤出中空管，再将生物材料喷涂粘附到中空管上形成功能层，然后逐层堆积形成复合形成体，最后将合成高分子溶液喷在复合成形体外表面，最终形成三维结构体,该装置工艺过程较复杂。而在此专利的基础上，中国专利文献（申请号CN201410589938.1）涉及一种血管化生命结构体一站式制备方法，其定位于生命结构体的集成制造，实现细胞、结构材料、生长因子等多尺度对象的同时加工，从而大大降低传统生物制造的复杂程度。制备系统由注射泵、两个医用活塞式注射器、同轴喷头组成，通过生物材料原液与交联剂原液在注射泵的推动下分别通入同轴喷头，随着两流体的接触，由同轴喷头挤出交联固化的中空纤维，此种设计方法具备多目标、多尺度、工艺简单等优点。但以上两专利均不能挤出具有螺旋褶皱的交联固化的中空纤维，与上述两专利装置不同，本设计芯部采用超声变幅杆与不锈钢针头或相连接，且变幅杆上有螺旋槽分布，通过安装超声螺旋振动喷头，使水凝胶挤出时沿挤出方向有一个纵扭复合的振动从而挤出内壁具有螺旋褶皱的交联固化的中空纤维使水凝胶挤出时沿挤出方向有一个纵扭复合的振动从而挤出内壁具有螺旋褶皱的交联固化的中空纤维。

发明内容

本专利为了解决现有设备和方法制备的人工血管不能形成血管内表面螺旋褶皱的缺点，采用超声螺旋振动喷头，使交联固化的水凝胶挤出时会有一个沿挤出方向上的纵扭复合振动，与之接触的人工血管材料则会在其作用下复映出螺旋褶皱的表面形貌，使之更加接近血管生理特征。