[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

说明书

本发明公开了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，一种人工器官的仿生构建方法，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，该人工器官的仿生构建方法如下：S1：医院图像扫描；S2：根据获取的扫描信息进行病理分析；S3：对构建参照STL模型和对比STL模型的进行模型分层处理；S4：将离散制成的切片数据输入到3D生物打印机中；S5：3D打印；S6：器官培养环境建造。本发明还公开了实现该方法的3D打印设备。

技术领域

本发明涉及组织器官工程技术领域，尤其涉及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。

背景技术

组织器官工程是利用细胞的培养技术在体外人工控制细胞分化、增殖并生长成需要的组织，并使之工程化批量产出，用来修补或修复由于意外损伤等引起的功能丧失的体内组织，满足临床和康复的需要其中心脏作为人体中重要的器官之一，其一旦发生病变，无法挽回，心脏类的疾病对人们的健康生活是非常大的威胁。

现代医学可以使用3D器官打印仪器，通过构建器官的三维计算机模型，利用三维打印技术，通过操纵细胞和生物墨水构造活性结构，组装出活性器官，但是一般的器官构造都只会制作单一的正常生物样本，但是患者本身损伤的器官与正常器官存在不同，直接对患者进行活体器官移植，无法保证移植安全，没有参照组，实验或者操作结果存在单一性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，如：一般的器官构造都只会制作单一的正常生物样本，没有参照组，实验或者操作结果存在单一性，而提出的一种人工器官的仿生构建方法及实现该方法的3D打印设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种人工器官的仿生构建方法，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，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。

优选的，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。