[发明专利]一种生物3D打印组织工程气管及其构建方法与应用

权利要求书

1.一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，为一种由软骨环和血管化纤维环交替堆积成型的环形管状结构，

所述软骨环为由软骨组织特异性水凝胶包裹软骨细胞制备的软骨特异性生物墨水3D打印而成，

所述血管化纤维环为由纤维组织特异性水凝胶包裹成纤维细胞制备的纤维特异性生物墨水3D打印而成，

所述软骨环和血管化纤维环具有典型的组织特征，所述软骨环和血管化纤维环为一体化结构。

2.根据权利要求1所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述环形管状结构的内径为0.1～40mm，外径为0.5～50mm，高为0.1～100mm，优选为内径2～5mm，外径4～10mm，高5～20mm。

3.根据权利要求1所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述软骨环和血管化纤维环的厚度比例为10:1～1:10，优选为5:1～1:1，进一步优选为2:1～1.5:1。

4.根据权利要求1所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述软骨环具有以下组织特征：再生软骨呈现典型的软骨陷窝结构，组织学上具有番红和二型胶原的软骨特异性染色；

所述血管化纤维环具有以下组织特征：再生纤维组织中呈现清晰的血管结构，CD31的成血管特异性染色以及Masson和一型胶原的成纤维特异性染色。

5.根据权利要求1所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述软骨环和血管化纤维环的界面粘接力为1kPa～10MPa，优选为100kPa～1MPa。

6.根据权利要求1所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述软骨组织特异性水凝胶是将水溶性高分子溶于生物相容性介质，并加入软骨组织特异性成分，经交联制备的软骨组织特异性水凝胶材料；

所述纤维组织特异性水凝胶是将水溶性高分子溶于生物相容性介质，并加入纤维组织特异性成分，经交联制备的纤维组织特异性水凝胶材料。

7.根据权利要求6所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述水溶性高分子选自天然高分子材料或合成高分子材料；

所述天然高分子材料包括天然多糖类物质及其修饰物或降解物，蛋白及其修饰物或降解物；

所述天然多糖类物质包括透明质酸、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、海藻酸、葡聚糖、琼脂糖、肝素、硫酸软骨素、乙二醇壳聚糖、丙二醇壳聚糖、壳聚糖乳酸盐、羧甲基壳聚糖或壳聚糖季铵盐；

所述蛋白包括各种亲水或水溶性动植物蛋白、胶原蛋白、血清蛋白、丝素蛋白、弹性蛋白；所述蛋白降解物包括明胶或多肽；

所述合成高分子材料包括两臂或多臂聚乙二醇、聚乙烯亚胺、树枝体、合成多肽、聚赖氨酸、聚谷氨酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮。

8.根据权利要求6所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述生物相容性介质选自蒸馏水、生理盐水、缓冲液或细胞培养基溶液；

所述水溶性高分子溶于生物相容性介质后，所述水溶性高分子的浓度为0.1％w/v-60％w/v，优选为1％w/v-20％w/v。

9.根据权利要求1所述的一种生物3D打印组织工程气管，其特征在于，所述软骨组织特异性成分包括软骨脱细胞基质和促软骨分化的生长因子；

所述软骨脱细胞基质来源于动物体内各种含软骨的组织，优选为耳软骨、关节软骨、半月板软骨、肋软骨；

所述动物选自猪、牛、羊、狗、兔子、老鼠，优选为猪、牛、羊、狗；

所述促软骨分化的生长因子选自TGF-β、VEGF或FGF。