[发明专利]一种人造心脏打印用3D打印设备以及人造心脏的仿生构建方法

权利要求书

1.一种人造心脏打印用3D打印设备以及人造心脏的仿生构建方法，该人工器官包括人工器官薄壁、仿生血管微流道、细胞组织结构层和仿生细胞外基质，其特征在于，该人工器官的仿生构建方法如下：

S1：医院图像扫描，用于采集患者相应器官具体状况的图像信息，使用医院CT、MRI、B超等设备进行断层扫描，获取相应器官的断层信息，并且对扫描信息进行三维立体构建，使用医疗扫描设备，将患者的器官结构扫描出来，然后再根据患者的实际情况构建后期的模型；

S2：根据获取的扫描信息进行病理分析，用于分析病人器官的病理情况，使用MIMICS软件建立患者器官STL模型即参照STL模型，同时构建正常器官的三维立体模型即对比STL模型；

S3：对构建参照STL模型和对比STL模型的进行模型分层处理，根据细胞本身结构、仿生学特性，利用计算机图像辅助技术对模型进行分层离散，制作成多个切片，并且细致设计叠加方式；

S4：将离散制成的切片数据输入到3D生物打印机中，使用生物活细胞和生物墨水进行打印，选择使用具有良好的生物活性、类似体内细胞的外基质环境，采用同轴打印的方法，把神经干细胞做成像线一样的细胞线，线的中心是神经干细胞，周围包裹着的则是神经的支撑细胞，首先构造仿人工器官薄壁以及生血管微流道，以仿生血管微流道为中心逐层构建细胞组织结构层，叠加粘合人工器官薄壁边缘位置后，添加内部仿生细胞外基质，缝合人工器官制造完毕；

S5：使用3D生物打印机，打印出参照细胞切片，打印过程中使用甲基丙烯酸化水凝胶(GelMA)进行细胞之间的黏贴，最后黏贴形成完整的实体参照器官，同理打印出对比细胞切片，并且使用GelMA粘合成对比器官模型；

S6：器官培养环境建造，根据病患的实际需求构建生物环境，将对比器官和参照器官放置在培养基中保存培养，观察记录生理变化。

2.根据权利要求1所述的一种人工器官仿生构建方法，其特征在于，所述生物墨水由明胶和海藻酸钠组成，所述活细胞为从患者体内提取干细胞，原始干细胞保存在零下196度的液氮之中，后期使用的活细胞为通过干细胞分化出的活细胞。

3.根据权利要求2所述的一种人工器官仿生构建方法，其特征在于，所述参照器官和对比器官培养并观察1天至1个月不等，记录细胞的成活率、机械稳定性、功能性、仿生特性等生物特征，所述培养环境温度控制在37℃，使用无菌操作箱。

4.一种实现人工器官仿生构建方法的3D打印设备，其特征在于：所述3D打印设备，包括3D生物打印机(6)，其特征在于，所述3D生物打印机(6)内安装有溶液箱(13)，所述3D生物打印机(6)内设置有滑动机构，所述滑动机构与3D生物打印机(6)的内壁滑动连接，所述滑动结构上安装有多个气缸(3)，所述气缸(3)的驱动端固定连接有伸缩轴(5)，多个所述伸缩轴(5)远离气缸(3)的一端固定连接有固定架(2)，所述固定架(2)内转动连接有第一滚珠丝杆(12)，所述第一滚珠丝杆(12)上滑动连接有打印驱动机(11)，所述打印驱动机(11)内安装有移动机构，所述打印驱动机(11)内设置有凝胶存储盒(24)、组织细胞存储盒(23)和干细胞存储盒(22)，所述凝胶存储盒(24)、组织细胞存储盒(23)和干细胞存储盒(22)的上端均连接有输入管(25)，所述凝胶存储盒(24)的下方连接有凝胶输出管(8)，所述组织细胞存储盒(23)的下方连接有组织细胞输出管(9)，所述干细胞存储盒(22)的下方连接有干细胞输出管(10)，所述溶液箱(13)内卡接有放置盒(18)，所述溶液箱(13)的两侧对称插设有溶液管(7)，所述溶液箱(13)的内壁上开设有导流槽(14)。

5.根据权利要求4所述的一种实现人工器官仿生构建方法的3D打印设备，其特征在于，所述滑动机构包括顶板(4)，所述顶板(4)的两侧对称固定连接有支撑轴(1)，所述支撑轴(1)的下端与3D生物打印机(6)底部内壁滑动连接，所述3D生物打印机(6)内对称安装有滑动电机(15)，所述滑动电机(15)的驱动端固定连接有第二滚珠丝杆(19)，两个所述支撑轴(1)的下端内安装有第二螺母(16)，所述第二螺母(16)套接在第二滚珠丝杆(19)上。