[发明专利]体内原位生物制造方法及其在体内组织修补中的应用

说明书

本发明涉及体内原位生物制造方法及其在体内组织修补中的应用。本发明提供的体内原位生物制造方法是将光敏修补材料通过仪器输送到体内待修复组织处，作为生物打印支架以铆钉的形式固定在组织待修复部位，通过增加机械力实现生物打印支架与待修复组织的良好贴附，解决了体内组织修复中，由于待修复组织位于体内深层、表面潮湿而不易于组织贴附等问题。本发明的新型光敏修补材料广泛地适用于体内组织的原位修复，在体内原位快速固化的以水凝胶铆钉的形式与待修复组织铆接，强黏附于组织，通过水凝胶中的聚丙烯酸酯与待修复组织进行共价交联，实现对损伤部位的牢固修复和长效封堵，具有良好的临床应用前景。

技术领域

本发明涉及体内生物制造与生物修复技术领域，具体涉及体内原位生物制造方法及其在体内组织修补中的应用，还涉及一种用于体内原位组织的医疗设备。

背景技术

原位生物制造指的是生物墨水在临床环境中被直接作用在活体的缺陷部位，以创建或修复活体组织或器官的过程，其作用位点是人体中需要修复的再生的解剖学位置。原位生物制造最普遍的作用形式是生物三维打印，基于计算机辅助的增材制造技术，将生物墨水层层递送至组织缺陷处，精确控制生物材料、细胞和生长因子等在三维结构中的分布和组合，实现对缺损组织的修复或再生。目前，利用原位生物打印机开展组织修复得到了众多的关注，该技术也在皮肤，软骨修复中得到了一定的突破和进展。专利CN110123487A提供了一种皮肤原位打印系统，整体系统包括参数处理设定装置、皮肤原位打印设备、创伤面扫描诊断装置以及呼吸起伏测定装置，能够根据患者的呼吸起伏对患者的创伤面进行精确的原位打印。该皮肤原位打印系统虽然能够实现原位修复，但其构型为龙门结构，尺寸较大并且结构复杂，且仅具有3个自由度，无法适应于表面特征复杂的皮肤缺陷修复，能够开展的原位修复较为有限。

中国专利申请CN110101448A提供了一种基于微创手术的水凝胶输送装置，利用该装置实现对软骨损伤的原位打印。该装置包括外壳及安装在外壳内部旋转换向结构和同轴喷头，还在喷头四周集成了固化光源，能够实现对光固化水凝胶的原位打印。该装置虽然能够在一定程度上实现对向体内组织的延申，但其整体结构较为简单，仅能实现对水凝胶的定点递送，距离原位制造的概念还有一定距离，能够开展的原位制造修复也比较局限。中国专利CN10302436A披露的是一个体外制造血管支架的方案，缺乏了体内制造的研究和应用，本质上也是体外制造-移植的流程，距离体内原位生物制造还有很长的距离。这是因为递送和原位制造是两个不同的概念，递送仅仅是能够将水凝胶转移到目标位置，一方面其精度受限制，另一方面其自由度也受到限制。而制造是一个更高维度的工作，不仅需要将水凝胶以一定精度递送至指定部位，还需要在指定部位进行一些精密的操作，比如微穿刺，以及在指定部位周围沿X、Y、Z三轴方向的小幅运动，实现在体内进行高精度封堵水凝胶补片的制造。可见目前主流的修补方式集中在体外制造-体内移植。

研究现有技术可以发现，现有的原位生物制造主要针对人体的浅表组织，如皮肤、关节软骨等。限制原位生物制造向体内延申的主要因素有两方面，一方面是现有原位生物制造设备体积较大，在不进行大伤口的外科手术下，无法适用于体内组织的修复；另一方面，原位生物制造的进一步发展也受限于材料的创新，体内的修复环境不同于体外损伤，是一个较为复杂的环境，如组织表面潮湿、pH值非中性等。适用于体外的原位生物制造材料在体内往往无法发挥其良好功效，如组织粘附性差、酸性环境中成形效果差等。这两方面因素使得现有的原位生物制造仅针对浅表组织，而少有对体内原位生物制造的研究，因此对于体内原位生物制造进行研究以实现良好的体内组织的修复非常必要和迫切。