[发明专利]生物相容性水凝胶内的多管道网络和功能性管道内拓扑

说明书

提供了由水凝胶基质制成的装置。所述水凝胶基质包含光吸收剂以及所述基质中的空隙结构，所述空隙结构具有各自为管状且支化的第一管道结构和第二管道结构，其中所述第一管道结构和所述第二管道结构彼此流体独立。描述了用于形成所述装置的预聚合溶液，以及制造这样的装置的方法。提供了制造3D水凝胶构建体的方法。所述方法包括使用计算机实施的过程来创建基于具有多个通过边缘和顶点连接的面的多面体镶嵌的构建体的3D模型，生成所述模型的第一管道组件，生成所述模型的第二管道组件，以及将所述模型的所述第一管道组件和所述第二管道组件组合。

技术领域

本公开内容涉及生物相容性水凝胶内的多管道网络(multivascular network)和功能性管道内拓扑(functional intravascular topology)的形成。

背景技术

实体器官通过在生物物理和生物化学上缠结的(entangled)不同的管道网络来运输流体，形成难以产生和研究的复杂的三维(3D)运输方案。循环系统和肺系统的形态学是物理上和进化上缠结的。在呼吸空气的脊椎动物中，这些有界且保守的管道拓扑相互作用，使整个生物体的氧依赖性呼吸成为可能。

发明内容

以下详细说明描述了通过立体光刻产生来制备整体式透明水凝胶。细胞相容性水凝胶包含复杂且功能性的管道结构，并且具有用于研究流体混合器、瓣膜、管道间运输、营养递送和宿主植入的功能性管道拓扑。这些管道内和多管道设计是通过使用食品染料添加剂作为用于投影立体光刻的生物相容性光吸收剂，使用可光聚合水凝胶创建的。立体光刻工艺使得能够同时和正交控制用于设计再生组织的组织结构和生物材料。由空间填充数学拓扑(space-filling mathematical topology)形成的缠结的管道网络使得能够创建复杂几何形状。

在一些实施方案中，装置具有可光聚合水凝胶基质，其包含光吸收剂以及基质中的具有各自为管状且支化的第一管道结构和第二管道结构的空隙结构(voidarchitecture)，其中第一管道结构和第二管道结构彼此流体独立(fluidicallyindependent)。