專利名稱：一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物醫(yī)學(xué)工程和先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種組織工程用三維多孔 支架的制備方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來，隨著細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)及生物材料學(xué)研究的突飛猛進(jìn)，組織工程作 為一門新興的交叉學(xué)科在其研究和應(yīng)用方面也取得了很大的進(jìn)展。組織工程學(xué)的基本原理 和方法是將在體外培養(yǎng)、擴增的正常組織細(xì)胞種植到具有良好生物相容性且在體內(nèi)可逐步 降解吸收的組織工程多孔支架上，形成細(xì)胞_支架復(fù)合物，細(xì)胞在支架上增殖、分化，然后 將此復(fù)合物植入機體組織病損部位，在體內(nèi)繼續(xù)增殖并分泌細(xì)胞外基質(zhì)，伴隨著材料的逐 步降解，形成新的與自身功能和形態(tài)相適應(yīng)的組織或器官，從而達(dá)到修復(fù)病損組織或器官 的目的。這種方法將使組織器官缺損的治療從器官移植進(jìn)入器官制造的新時代。組織工程的關(guān)鍵技術(shù)之一在于將生物材料制成具有特定形狀和孔結(jié)構(gòu)的支架。支 架的作用是引導(dǎo)周圍組織細(xì)胞的遷移及生長(組織傳導(dǎo)性)，或為種植于支架多孔結(jié)構(gòu)中 細(xì)胞的生長提供一個適宜基質(zhì)，保證細(xì)胞的黏附、增值、分化功能及遷移。為了滿足細(xì)胞的 這些要求，選擇合適的材料制備支架非常重要，但同時也應(yīng)注意支架加工過程可能對其適 應(yīng)性產(chǎn)生的影響。在組織工程中應(yīng)用更多的是與特定組織或器官先匹配的具有復(fù)雜形狀的三維多 孔支架，因而研究開發(fā)具有復(fù)雜形狀的三維多孔支架的制備技術(shù)是組織工程研究中迫切需 要解決的關(guān)鍵問題之一。組織工程支架中孔隙位置、孔徑大小的控制及孔隙率的高低也是 多孔支架研究中的關(guān)鍵問題。在現(xiàn)有的支架制備方法中，纖維黏接法的纖維比表面積大，可制備成不同形狀的 相互黏連的纖維網(wǎng)絡(luò)，用于組織再生如血管、腸的管狀支架，但若支架的三維形狀較復(fù)雜 時，該技術(shù)并不能解決問題。利用溶劑灌制和粒子浙濾技術(shù)可制得孔隙率近93%，且孔隙相 通的多孔支架?？紫堵士赏ㄟ^改變鹽用量而調(diào)節(jié)，孔徑大小也可以通過改變鹽顆粒尺寸而 實現(xiàn)與孔隙率無關(guān)的控制。但該方法只能用于薄的晶片與膜材(厚度< 2mm)支架，不能直 接構(gòu)筑三維支架，而且不能控制孔隙的位置。粒子致孔法簡單、適用性廣、孔隙率和孔尺寸 易獨立調(diào)節(jié)，是一個通用的方法，也得到了廣泛應(yīng)用，但該方法在致孔時往往需要用到有機 溶劑，支架中殘留的有機溶劑在體外會產(chǎn)生毒性效應(yīng)，并在體內(nèi)誘發(fā)炎癥反應(yīng)。氣體發(fā)泡法 可避免在制備支架時使用有機溶劑，該方法與粒子浙濾技術(shù)相結(jié)合，則可制得相連的開孔 結(jié)構(gòu)的多孔支架，但該方法的不足之處是支架中的孔隙不可控。生物微膠囊，多以溶劑蒸發(fā)法、相分離法、界面沉積法和噴霧干燥法等物理化學(xué) 法，以及聚合法、乳化法等化學(xué)方法制備。用上述方法制備的微膠囊，通常需要在高溫條 件下或使用反應(yīng)劇烈的破壞性有機溶劑，所制備的微膠囊粒徑分布寬，很難滿足生物支 架中保持生物物質(zhì)活性的要求，需要篩分過濾。靜電法是通過電場中離子型物質(zhì)之間的 反應(yīng)制備微膠囊的，雖然制造過程比較溫和，但生產(chǎn)規(guī)模小，且生產(chǎn)的微膠囊粒徑往往在200 μ m以上，不能滿足實際使用要求。國內(nèi)外有關(guān)微米級尺寸的微膠囊制造技術(shù)鮮有報道， Bnenedetti等利用超臨界物體技術(shù)制得粒徑小于20 μ m的微膠囊，但超臨界物體技術(shù)對實 驗儀器、實驗環(huán)境及流體的性質(zhì)要求苛刻，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究 所生物醫(yī)學(xué)材料工程組制作的包細(xì)胞海藻酸鈉微膠囊，其平均直徑在240 μ m左右，粒徑同 樣較大，不能滿足實際使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設(shè)備，該制備方法及設(shè)備所制備的三維多孔支架具有與缺損組織或器 官同樣復(fù)雜的外形結(jié)構(gòu)，并且支架的孔隙可控，沒有污染，適于工業(yè)化實施；該設(shè)備適用于 本發(fā)明制備方法，結(jié)構(gòu)簡單。便于工業(yè)化制造。本發(fā)明解決所述制備方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計一種組織工程用三維多孔 支架的制備方法，該制備方法基于三維噴墨打印方法與生物微膠囊點種方法，采用如下步 驟(1)首先由三維CAD軟件設(shè)計出支架的形貌，然后根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求，將支架按 一定厚度切片分層，得到支架每一層的二維截面信息；(2)在CAD軟件的控制下，三維噴墨打印噴頭沿X軸和Y軸方向運行，完成支架第 一層截面信息所設(shè)定的打印運動，并按照該截面信息噴射液態(tài)聚合物，使液態(tài)聚合物直接 或在紫外燈的照射下粘結(jié)成支架的第一層片；在計算機的控制下，生物微膠囊制備噴嘴在 支架的第一層片上點種微膠囊顆粒，使微膠囊顆粒堆積形成支架設(shè)計要求的孔隙，同時使 堆積的微膠囊顆粒作為支架的下一層支撐；所述的液態(tài)聚合物包括粘結(jié)性的生物可降解型 高分子聚合物或光固化生物可降解型高分子聚合物；(3)在計算機的控制下，使三維噴墨打印噴頭與生物微膠囊制備噴嘴沿Z軸方向 運動，移動支架一個層片的高度，采用與第(2)步一樣的方法完成支架第二層的成形制備， 同時使支架的第二層與其第一層粘結(jié)成一個整體，并使生物微膠囊堆積形成設(shè)計要求的孔 隙；(4)重復(fù)第(2)和(3)步方法，依次按照所述支架每一層的二維截面信息逐層進(jìn) 行，直至制得所述的組織工程用三維多孔支架。本發(fā)明解決所述制備設(shè)備技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計一種組織工程用三維多孔 支架的制備設(shè)備，其特征在于該制備設(shè)備適用于本發(fā)明所述的制備方法，包括三維噴墨打 印成形機、噴射裝置、生物微膠囊點種裝置和控制系統(tǒng)；所述的三維噴墨打印成形機包括底 板、龍門支架、成形平臺、X向傳動機構(gòu)、X向精密線性模組的滑塊、Y向傳動機構(gòu)、Y向精密 線性模組的滑塊、Z向傳動機構(gòu)和Z向精密線性模組的滑塊；所述龍門支架豎直安裝在底板 上，成形平臺安裝在Y向精密線性模組的滑塊上，X向傳動機構(gòu)固定在龍門支架上，Z向傳動 機構(gòu)固定在X向精密線性模組的滑塊上，Y向傳動機構(gòu)直接固定在底板上；所述噴射裝置主要包括打印噴頭、儲料盒和送料管；打印噴頭安裝在Z向精密線 性模組的滑塊上，儲料盒固定在所述的龍門支架上，打印噴頭與儲料盒之間通過送料管連 接；所述生物微膠囊點種裝置主要包括生物微膠囊噴嘴、膠囊控制閥和膠囊儲存盒；生物微膠囊噴嘴安裝在Z向精密線性模組的滑塊上，膠囊儲存盒安裝在膠囊點種裝置的頂 部，并與作為生物微膠囊存儲設(shè)備的膠囊控制閥相連；所述的打印噴頭和生物微膠囊噴嘴 安裝在Z向精密線性模組的滑塊上；所述的控制系統(tǒng)包括控制裝置和計算機；控制裝置通過通用擴展槽與計算機相連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備方法基于三維噴墨打印方法與生物微膠囊制備方法 的巧妙結(jié)合，所制備的三維多孔支架具有與缺損組織或器官同樣復(fù)雜的外形結(jié)構(gòu)，并且支 架的孔隙位置和孔徑大小可控，沒有污染，適于工業(yè)化實施；本發(fā)明制備設(shè)備依據(jù)本發(fā)明制 備方法設(shè)計，所制備的組織工程用三維多孔支架具有與人體或動物的缺損組織或器官同樣 的復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)，支架的孔隙率不低于60%，一般可達(dá)到95%，并具有相連的孔結(jié)構(gòu)，既可 滿足不同產(chǎn)品設(shè)計的要求，又便于工業(yè)化實施制造。


圖1為本發(fā)明組織工程用三維多孔支架的制備方法一種實施例的工藝流程圖；圖2為本發(fā)明組織工程用三維多孔支架的制備設(shè)備一種實施例的總體結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明申請權(quán)利要求不受限 于這些實施例。本發(fā)明設(shè)計的組織工程用三維多孔支架(簡稱支架)的制備方法(簡稱制備方 法，參見圖1)基于三維噴墨打印方法與生物微膠囊點種方法的有機結(jié)合。采用如下步驟(1)首先由三維CAD軟件設(shè)計出支架的形貌，然后根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求，將支架按 一定厚度切片分層，得到支架每一層的二維截面信息；(2)在CAD軟件的控制下，三維噴墨打印噴頭沿X軸和Y軸方向運行，完成支架第 一層截面信息所設(shè)定的打印運動，并按照該截面信息噴射液態(tài)聚合物，使液態(tài)聚合物直接 或在紫外燈的照射下粘結(jié)成支架的第一層片；在計算機的控制下，生物微膠囊制備噴嘴在 支架的第一層片上點種微膠囊顆粒，使微膠囊顆粒堆積形成支架設(shè)計要求的孔隙，同時使 堆積的微膠囊顆粒作為支架的下一層支撐；所述的液態(tài)聚合物包括粘結(jié)性的生物可降解型 高分子聚合物或光固化生物可降解型高分子聚合物；(3)在計算機的控制下，使三維噴墨打印噴頭與生物微膠囊制備噴嘴沿Z軸方向 運動，移動支架一個層片的高度，采用與第(2)步一樣的方法完成支架第二層的成形制備， 同時使支架的第二層與其第一層粘結(jié)成一個整體，并使生物微膠囊堆積形成設(shè)計要求的孔 隙；(4)重復(fù)第(2)和(3)步方法，依次按照所述支架每一層的二維截面信息逐層進(jìn) 行，直至制得所述的組織工程用三維多孔支架。本發(fā)明所述的三維多孔支架，具有復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)和孔隙可控的相連孔結(jié)構(gòu)，孔隙 或孔徑尺寸可以通過調(diào)整生物微膠囊的大小及點種的顆粒數(shù)目得到調(diào)整。所述生物微膠囊 是將酶、蛋白質(zhì)和激素乃至細(xì)胞等生物活性物質(zhì)包封在選擇性透過膜中，形成的球狀微球。包封在生物微膠囊中的生物活性物質(zhì)可以調(diào)控組織的生長及細(xì)胞功能。本發(fā)明的生物微膠 囊既是生物活性物質(zhì)的包封物，又是三維噴墨打印時所需的支撐材料，無需專門設(shè)計支撐 結(jié)構(gòu)，因而可使支架體積小，制備簡單。體積小的微膠囊具有利于氧和營養(yǎng)物的供應(yīng)、囊內(nèi) 死腔小和便于支架小孔徑的投放等優(yōu)點。本發(fā)明選用或制備的生物微膠囊顆粒的粒徑為 10 20 μ m,支架孔徑尺寸可控為10 800 μ m, 一般為200 400 μ m。
本發(fā)明設(shè)計的支架，其外形基本材料既可選用帶有粘結(jié)性的生物可降解型高分子 聚合物，如明膠、白蛋白、甲殼素、殼聚糖和聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)等；也可以選用光 固化生物可降解型高分子聚合物，如不飽和聚磷酸酯(UPPE)等。本發(fā)明制備方法中，如果 支架外形基本材料選用帶有粘結(jié)性的生物可降解型高分子聚合物時，在所述的第(2)步制 備過程中可直接粘結(jié)成形(成形為支架外形層片)；而如果支架外形基本材料采用光固化 生物可降解型高分子聚合物時，則在所述的第(2)步制備過程中，需要使用光固化光源(實 施例為1000W紫外燈)照射一定時間(實施例為Is)，以使支架外形基本材料固化成形為支 架外形層片。本發(fā)明同時設(shè)計了所述組織工程用三維多孔支架的制備設(shè)備(簡稱設(shè)備，參見圖 1、2)，其特征在于該制備設(shè)備適用于本發(fā)明所述的制備方法，包括三維噴墨打印成形機1、 噴射裝置2、生物微膠囊點種裝置3和控制系統(tǒng)；所述的三維噴墨打印成形機包括底板11、 龍門支架12、成形平臺13、X向傳動機構(gòu)14、X向精密線性模組的滑塊15、Y向傳動機構(gòu)16、 Y向精密線性模組的滑塊17、Z向傳動機構(gòu)18和Z向精密線性模組的滑塊19 ；所述龍門支 架12豎直安裝在底板11上，成形平臺13安裝在Y向精密線性模組的滑塊17上，可使成形 平臺13沿Y方向移動；X向傳動機構(gòu)14固定在龍門支架12上，Z向傳動機構(gòu)18固定在X 向精密線性模組的滑塊15上，Y向傳動機構(gòu)16直接固定在底板11上；所述的X向傳動機 構(gòu)14、Υ向傳動機構(gòu)16和Z向傳動機構(gòu)18均由伺服電機和精密線性模組構(gòu)成；所述的X向 精密線性模組、Y向精密線性模組和Z向精密線性模組是采用直線導(dǎo)軌和滾珠絲杠為執(zhí)行 元件的結(jié)構(gòu)；所述噴射裝置2主要包括打印噴頭21、儲料盒22和送料管23 ；打印噴頭21安裝 在Z向精密線性模組的滑塊19上，可以沿Χ、Ζ方向移動，儲料盒22固定在所述的龍門支架 12上，打印噴頭21與儲料盒22之間通過送料管23連接；噴射裝置2主要完成支架外形結(jié) 構(gòu)7的噴射打??；所述生物微膠囊點種裝置(簡稱點種裝置)3主要包括生物微膠囊噴嘴31、膠囊控 制閥32和膠囊儲存盒33 ；生物微膠囊噴嘴31安裝在Z向精密線性模組的滑塊19上，膠囊 儲存盒33安裝在膠囊點種裝置3的頂部，并與作為生物微膠囊存儲設(shè)備的膠囊控制閥32 相連；膠囊點種裝置3主要完成支架孔隙結(jié)構(gòu)8的制備；所述的控制系統(tǒng)包括控制裝置4和計算機5 ；控制裝置4通過計算機5的通用擴 展槽與計算機5相連接；所述控制裝置4是設(shè)備的控制中心，實施例是由各個分立器件構(gòu)成的控制柜；計 算機5主要負(fù)責(zé)給出控制系統(tǒng)具體的控制算法，控制系統(tǒng)的管理、程序相關(guān)參數(shù)的設(shè)定、系 統(tǒng)狀態(tài)的顯示、控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、各種開關(guān)信號和反饋信號的處理等工作，并由控制裝 置4來完成控制信號的輸出。本發(fā)明的打印噴頭21和生物微膠囊噴嘴31安裝在Z向精密線性模組的滑塊19上，可以沿X、Z方向移動；成形平臺13安裝在Y向精密線性模組的滑塊17上，可以沿Y方 向移動；通過打印噴頭21、生物微膠囊噴嘴31與成形平臺13的運動配合，可順利完成X、Y、 Z三維多孔支架的制備。本發(fā)明制備設(shè)備的進(jìn)一步特征是，在打印噴頭21和生物微膠囊噴嘴31之間安裝 有光固化光源6，光固化光源6通過光源控制線與控制裝置4相連接，控制裝置4根據(jù)控制 信息直接控制光固化光源6的開關(guān)。光固化光源6及其控制本身是現(xiàn)有技術(shù)。這種結(jié)構(gòu)的 設(shè)備適用于所述支架外形基本材料選用光固化生物可降解型高分子聚合物的情形。 本發(fā)明制備方法和制備設(shè)備中使用生物微膠囊點種裝置，用以完成支架孔隙的成 形制造。所述的生物微膠囊點種裝置通過計算機控制膠囊控制閥的開關(guān)，以滿足支架孔隙 對微膠囊數(shù)目的需要。制造支架孔隙時，計算機根據(jù)信息指令，控制微膠囊控制閥的開合。 開啟時，微膠囊落入生物微膠囊點種設(shè)備的腔體內(nèi)，并到達(dá)膠囊噴嘴處，再在計算機的控制 下，點種裝置的膠囊噴嘴結(jié)合三維噴墨打印噴頭按產(chǎn)品設(shè)計要求逐層點種生物微膠囊于成 形平臺上，完成所述支架的制造。由于點種設(shè)備和三維噴墨打印噴頭都是可控的，因而支架 的復(fù)雜外形結(jié)構(gòu)和孔隙、孔徑都是可控的。本發(fā)明所述的方法或/和設(shè)備制備的生物微膠 囊基于微噴和點種技術(shù)，所制得的微膠囊粒徑可控制在10 20μπι。該微膠囊尺寸完全可 以滿足組織工程用支架中保持生物物質(zhì)活性的要求。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。下面給出本發(fā)明的具體實施例實施例1用不飽和聚磷酸酯(UPPE)材料制備長度為50mm骨組織工程三維多孔支架。生物 膠囊顆粒的粒徑為20 μ m，支架切片數(shù)為2500片。首先運用三維CAD軟件設(shè)計出支架的三維實體模型(參見圖1)，然后根據(jù)產(chǎn)品 設(shè)計工藝要求，將其按一定厚度進(jìn)行切片分層，形成一系列二維切片，每一層的切片厚度為 20 μ m。計算機5根據(jù)每一層的二維成形信息分別控制各控制機構(gòu)做協(xié)調(diào)運動。具體而言， 制備開始時，計算機5把第一層的二維成形信息傳遞給控制裝置4，生物微膠囊點種裝置3 中的膠囊控制閥32在控制裝置4的控制下打開閥門，膠囊落到生物微膠囊噴嘴31，控制裝 置4驅(qū)動打印噴頭21和生物微膠囊噴嘴31，打印噴頭21按照該層成形信息將可降解聚合 物溶液噴射到成形平臺13上，隨后控制裝置4控制光固化光源6，將其迅速固化，形成支架 外形結(jié)構(gòu)區(qū)域7，在打印噴頭21噴射可降解聚合物溶液的同時，生物膠囊噴嘴31逐個點種 膠囊粒徑為20 μ m的生物膠囊，形成支架孔隙結(jié)構(gòu)區(qū)域8，同時生物微膠囊又作為所需的支 撐結(jié)構(gòu)；Z向傳動機構(gòu)18工作實現(xiàn)打印噴頭21和生物膠囊噴嘴31的協(xié)調(diào)運動，Y向傳動機 構(gòu)16控制成形平臺13的位置移動。接著，計算機5把下一層的成形信息傳遞給控制裝置 4，控制裝置4驅(qū)動打印噴頭21和生物膠囊噴嘴31像打印第一層一樣完成第二層的制備。 如此反復(fù)，一層層的打印并粘結(jié)，從而快速制備出三維多孔支架。在一定的條件下，生物膠 囊降解形成支架孔隙，即可得到孔隙可控的三維支架。所制備的三維多孔支架孔徑200 800 μ m，孔隙率 80%。實施例2與實施例1基本相同，所不同的是，生物膠囊顆粒的粒徑為18μπι，并且膠囊內(nèi)加 入了藥物活性分子，制備的支架孔徑200 400 μ m，孔隙率90%。
實施例3與實施例1基本相同，所不同的是，生物膠囊顆粒的粒徑為15μπι，并且膠囊內(nèi)加 入了藥物活性分子，制備的支架孔徑100 300 μ m，孔隙率85%。實施例4
與實施例1基本相同，所不同的是，生物膠囊顆粒的粒徑為12μπι，制備的支架孔 徑50 200 μ m,孔隙率90 %。實施例5與實施例1基本相同，所不同的是，生物膠囊顆粒的粒徑為ΙΟμπι，并且膠囊內(nèi)加 入了藥物活性分子，制備的支架孔徑10 100 μ m,孔隙率93%。實施例6與實施例1基本相同，所不同的是，制造支架外形的基本材料選用帶有粘結(jié)性的 生物可降解型高分子聚合物，此時不需用光固化光源6及其控制系統(tǒng)，直接粘結(jié)成支架外 形。支架孔隙的制造可與實施例1、2、3、4或5中的任一個相同。
權(quán)利要求
一種組織工程用三維多孔支架的制備方法，該制備方法基于三維噴墨打印方法與生物微膠囊點種方法，采用如下步驟(1)首先由三維CAD軟件設(shè)計出支架的形貌，然后根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求，將支架按一定厚度切片分層，得到支架每一層的二維截面信息；(2)在CAD軟件的控制下，三維噴墨打印噴頭沿X軸和Y軸方向運行，完成支架第一層截面信息所設(shè)定的打印運動，并按照該截面信息噴射液態(tài)聚合物，使液態(tài)聚合物直接或在紫外燈的照射下粘結(jié)成支架的第一層片；在計算機的控制下，生物微膠囊制備噴嘴在支架的第一層片上點種微膠囊顆粒，使微膠囊顆粒堆積形成支架設(shè)計要求的孔隙，同時使堆積的微膠囊顆粒作為支架的下一層支撐；所述的液態(tài)聚合物包括粘結(jié)性的生物可降解型高分子聚合物或光固化生物可降解型高分子聚合物；(3)在計算機的控制下，使三維噴墨打印噴頭與生物微膠囊制備噴嘴沿Z軸方向運動，移動支架一個層片的高度，采用與第(2)步一樣的方法完成支架第二層的成形，同時使支架的第二層與其第一層粘結(jié)成一個整體，并使生物微膠囊堆積形成設(shè)計要求的孔隙；(4)重復(fù)第(2)和(3)步方法，依次按照所述支架每一層的二維截面信息逐層進(jìn)行，直至制得所述的組織工程用三維多孔支架。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組織工程用三維多孔支架的制備方法，其特征在于所述的粘 結(jié)性的生物可降解型高分子聚合物為明膠、白蛋白、甲殼素、殼聚糖或聚乳酸-乙醇酸共聚 物；所述的光固化生物可降解型高分子聚合物為不飽和聚磷酸酯。
3.—種組織工程用三維多孔支架的制備設(shè)備，其特征在于該制備設(shè)備適用于權(quán)利要求 1所述的制備方法，包括三維噴墨打印成形機、噴射裝置、生物微膠囊點種裝置和控制系統(tǒng)； 所述的三維噴墨打印成形機包括底板、龍門支架、成形平臺、X向傳動機構(gòu)、X向精密線性模 組的滑塊、Y向傳動機構(gòu)、Y向精密線性模組的滑塊、Z向傳動機構(gòu)和Z向精密線性模組的滑 塊；所述龍門支架豎直安裝在底板上，成形平臺安裝在Y向精密線性模組的滑塊上，X向傳 動機構(gòu)固定在龍門支架上，Z向傳動機構(gòu)固定在X向精密線性模組的滑塊上，Y向傳動機構(gòu) 直接固定在底板上；所述噴射裝置主要包括打印噴頭、儲料盒和送料管；打印噴頭安裝在Z向精密線性模 組的滑塊上，儲料盒固定在所述的龍門支架上，打印噴頭與儲料盒之間通過送料管連接；所述生物微膠囊點種裝置主要包括生物微膠囊噴嘴、膠囊控制閥和膠囊儲存盒；生物 微膠囊噴嘴安裝在Z向精密線性模組的滑塊上，膠囊儲存盒安裝在膠囊點種裝置的頂部， 并與作為生物微膠囊存儲設(shè)備的膠囊控制閥相連；所述的打印噴頭和生物微膠囊噴嘴安裝 在Z向精密線性模組的滑塊上；所述的控制系統(tǒng)包括控制裝置和計算機；控制裝置通過通用擴展槽與計算機相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組織工程用三維多孔支架的制備設(shè)備，其特征在于在所述打 印噴頭和生物微膠囊噴嘴之間安裝有光固化光源，光固化光源通過光源控制線與控制裝置 相連接，控制裝置根據(jù)控制信息直接控制光固化光源的開關(guān)。
5.一種組織工程用三維多孔支架，其特征在于該三維多孔支架由權(quán)利要求1所述的 制備方法或/和權(quán)利要求3所述的制備設(shè)備制得，選用或制備的生物微膠囊顆粒的粒徑為 10 20 μ m,三維多孔支架的孔徑尺寸為10 800 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的組織工程用三維多孔支架，其特征在于所述的三維多孔支架的孔徑尺寸為200 400 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設(shè)備。該制備方法采用如下步驟1.首先將支架按一定厚度切片分層，得到支架每一層的二維截面信息；2.在CAD軟件的控制下，三維噴墨打印噴頭完成支架的第一層片制備；生物微膠囊制備噴嘴在支架的第一層片上點種微膠囊顆粒，并使微膠囊顆粒堆積形成支架設(shè)計要求的孔隙；3.使三維噴墨打印噴頭與生物微膠囊制備噴嘴移動支架一個層片的高度，完成支架第二層的成形制備；4.重復(fù)上述方法，逐層進(jìn)行，直至制得所述的三維多孔支架。本發(fā)明制備設(shè)備適用于本發(fā)明所述的制備方法，包括三維噴墨打印成形機、噴射裝置、生物微膠囊點種裝置和控制系統(tǒng)。
文檔編號A61L27/56GK101884574SQ201010210618
公開日2010年11月17日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者徐安平, 曲云霞, 朱東彬, 汪建明 申請人:河北工業(yè)大學(xué)