[发明专利]一种专用模具及其制备活体器官的方法

权利要求书

1.一种专用模具及其制备活体器官的方法，其特征在于，专用模具包括底模具、至少一内模具及至少一外模具；

所述底模具内壁形成由下至上半径逐级增大的环形阶梯，底模具的底面上设置有凹槽；外模具的个数与阶梯层数相对应，外模具为两端敞开的套形结构；外模具放置于对应的阶梯上，形成顶部敞开式结构；内模具与凹槽的个数相同，每个内模具对应一个凹槽，每个内模具包括用于模拟血管、胆管、神经、气管二级分支通道的横向模具，及用于模拟一级通道分支的纵向模具；使用时，纵向模具嵌入底模具的相应凹槽内，凹槽直径与纵向模具直径完全一致；

制备活体器官的方法，包括步骤：

步骤1）制备质量体积浓度为0.5％～20％的水凝胶溶液作为基质溶液，提取或购买动物细胞制成细胞悬浮液，细胞密度为1×10³～5×10⁷个/ml，将基质溶液与细胞悬浮液按体积比1:9～9:1混合制成含细胞的基质溶液，重复上述步骤制作含有多种不同细胞的基质溶液；

步骤2）制备质量百分浓度为1％～30％的合成高分子溶液，合成高分子材料采用聚氨酯、聚己内酯、聚碳酸酯、聚乳酸、聚乙二醇、聚羟基酸酯中的一种或几种材料的复合物，用于溶解合成高分子材料的有机溶剂采用四乙二醇、乙二醇、异丙醇或 1，4-二氧六环；

步骤3）使用3D打印技术，将无细胞毒性的材料打印制成专用模具的各个组成部分；将四个横向模具穿过纵向模具上的孔洞，构建成一组内模具；根据不同需求可先将含细胞的基质溶液在内模具上涂覆一层，以构成血管、胆管、神经、气管等结构；再将该组内模具中的纵向模具安装到底模具上的一个定位凹槽内，完成对该组内模具的定位；再将另一组内模具用相同的方法组装，并根据需求进行涂覆，以构成和第一组内模具不同的结构，并安装到底模具上的另一个定位凹槽内；将内层外模具安装到底模具的内侧阶梯上，沿水平方向调整横向模具的位置，使其一端贴近内层外模具的内壁；将一种含有细胞的基质溶液从上端加入到模具内腔中，使用物理或化学交联制成第一层细胞基质层；

步骤4）去除内层外模具，先沿着水平方向取出横向内模具，再将中层外模具安装到底模具的相应阶梯上，通过外模具上端向中层内模具与已形成的细胞基质层之间的空腔中加入含有另一种细胞的基质溶液，并进行交联，制成第二层细胞基质层；

步骤5）去除中层外模具，安装外层外模具到底模具相应阶梯上，重复步骤4）的加料步骤制备出第三层细胞基质层；

步骤6）将外层外模具和底模具去除，沿着竖直方向拆除纵向模具，这样可以减少对已形成的细胞基质层的破坏，取出已形成的细胞基质层，最终获得相对较完整的带多分支垂直通道的复杂活体器官。

2.根据权利要求1所述的一种专用模具及其制备活体器官的方法，其特征在于：横向模具插接于纵向模具上预留的孔洞内。

3.根据权利要求1所述的一种专用模具及其制备活体器官的方法，其特征在于：内层外模具放置于一层阶梯，中层外模具放置于二层阶梯，外层外模具放置于三层阶梯；且放置后，3个外模具中心共线，且外模具顶部平齐。

4.根据权利要求1所述的一种专用模具及其制备活体器官的方法，其特征在于：外模具与其对应的阶梯在接触处无缝贴合。

5.根据权利要求1所述的一种专用模具及其制备活体器官的方法，其特征在于：底模具底面可以为平面、凹面或者凸面中的任意一种，两个凹槽均为尺寸相同的两圆形凹槽。

6.根据权利要求1所述的一种专用模具及其制备活体器官的方法，其特征在于：纵向模具的横截面可以是圆形、方形、椭圆形中的任意一种，纵向模具上的孔洞与横向模具的圆柱直径一致；外模具采用硬质无生物毒性材料，内模具采用无生物毒性材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种专用模具及其制备活体器官的方法，其特征在于：横向模具在穿过纵向模具上的孔洞后，可以沿水平方向调整具体位置，用以配合不同内径的外模具使用。