[发明专利]一种专用模具及其制备活体器官的方法

说明书

本发明属于人工器官制造技术领域，尤其涉及一种专用模具及其制备活体器官的方法。其克服了现有技术难以实现含多分支垂直通道人工器官的多种形状精确构建。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。

技术领域

本发明属于人工器官制造技术领域，尤其涉及一种专用模具及其制备活体器官的方法；特别涉及到一种带多分支垂直通道的生物型人工器官制造过程中一组以上垂直分支并方便组合拆卸的专用模具及其使用方法。

背景技术

在现阶段，人体器官缺损、衰竭或损伤等情况的发生往往会导致器官功能障碍并严重影响患者的正常生活甚至危及生命。现阶段临床上治疗此类疾病的常用方法是器官移植，但供体器官严重短缺，以及器官移植后为抑制患者免疫排斥反应需长期使用免疫抑制药物等缺点都严重制约着器官移植这一技术的应用和发展。为了解决终末期器官损伤类疾病对人们健康的影响，1987年美国国家科学基金会正式确立了组织工程学。作为一门将细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织和器官的新兴学科，组织工程学在其研究领域中，可以实现利用患者自体细胞进行体外培养，最终研制出符合患者自身需求的人工器官，这既可以减少因供体器官不足而导致的患者错失治疗时机的现象，又可以避免器官移植后的免疫排斥反应，为众多组织缺损、器官功能衰竭患者的治疗带来了新的希望。

现阶段组织工程学的成果主要集中在结构相对简单的骨组织及皮肤组织的制备，而对复杂器官的研究迟迟难以取得突破。主要原因是复杂的器官往往需要更复杂的细胞构成，以及血管、神经、胆管、气管等管状网络体系。尤其是血管网络的构建，是在体外培养复杂组织器官的关键环节。血管网络承担着为器官的各部分组织细胞提供充足的氧气和营养的同时将代谢废物排出体外的重要作用。研究表明，肝细胞在毛细血管周围100～200μm的范围内才容易存活，否则很快会因氧气和营养物质的缺乏而死亡，缺乏足够精细的血管网络将很难实现体积较大的组织的构建。除此以外，其他的一些管状结构在器官构建中也非常重要，如果不能很好的构建这些管状结构，将很难维持正常的组织结构和生理功能。因此，血管和神经等分支管道的构建已经成为了人工器官制造领域的研究热点。

发明专利（申请号为202010361588.9）《制备复杂器官的专用组合模具及其制备肝脏前体的方法》中提出了一种仿肝小叶结构的组合模具，用于制备拥有血管和胆管网络的肝脏前体并介绍了制备方法。但该专用组合模具只有一根一级通道，不能同时制备不同类型的管道，并且小分支的长短固定，不能根据外模具的大小进行调整，仅适合制备肝脏前体，对于其他复杂器官的制备不理想。

发明专利（申请号为201910682212.5）《可拆卸式专用模具及制备多分支通道人工器官前体的方法》中提出了一种用于制备多分支通道的人工器官前体的专用模具以及相应的制备方法。该专用模具内部通道模具是可拆卸的，从已成型的细胞基质层中取出时不会对已成型的结构造成破坏，但存在拆卸操作比较困难，以及加料口过小，操作不便的问题。

发明专利（申请号为201510419730.X）《一种制备带多分支通道的组织器官前体的方法及专用模具》中提出了一种制备带多分支通道的组织器官前体的方法及专用模具，其缺点在于中间步骤过多，大小管道间易错位。若加入的水凝胶溶液有一定的粘稠度，则很难充满整个内腔，一体型分支内模具从细胞基质层中取出时会对已成形的细胞基质层造成破坏。

发明内容

本发明就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种专用模具及其制备活体器官的方法，旨在现有工作的基础上，使用方便组合拆卸的内模具及多级外模具形成具有不同细胞基质层的带有多分支垂直通道的人工器官，以克服现有技术难以实现含多分支垂直通道人工器官的多种形状精确构建。