本發(fā)明涉及組織工程領域中的血管制造技術，涉及到一種血管澆注成型裝置及方法。

背景技術：

隨著人們生活水平的提高和社會老齡化的加劇，心腦血管疾病發(fā)生率逐年升高并日趨年輕化。心血管疾病是當今社會死亡率很高的疾病，經(jīng)過數(shù)據(jù)調(diào)查表明，中國人群總體狀況指標中，心血管疾病排在第一名。一些心血管疾病（如動脈瘤、動脈血栓、心臟動脈搭橋、創(chuàng)傷類血管損傷等）的治療需要通過人工血管移植進行，制造具有人體相適用性的人工血管是這類血管疾病的關鍵。

隨著組織工程及細胞生物材料技術的發(fā)展，用人體細胞為材料制造人工活體血管成為可能。目前生物細胞人工活體血管的制造主要是3D生物打印方法。它用增材制造的方法，把細胞按要求的形式進行排列。由于細胞本身的強度問題，它不易成型成較長和較大型的組織，否則易坍塌。為克服以上缺點，本發(fā)明提出了一種用活體細胞制造血管澆注成型裝置和方法，可實現(xiàn)生物細胞組織的快速成型及培養(yǎng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服3D生物打印細胞組織時不易成型或需要支架的缺點，提出一種血管制造新方法，具體如下。

一種血管澆注成型裝置，其特征在于：該裝置包括中軸、內(nèi)孔支架、中孔支架、外孔支架、基座、端蓋、進液口以及出液口。內(nèi)孔支架、中孔支架、外孔支架固定在中軸上，中軸通過螺紋孔與底座相連。并且中軸、內(nèi)孔支架、中孔支架、外孔支架的尺寸可根據(jù)血管的參數(shù)進行改變；內(nèi)孔支架、中孔支架和外孔支架和中軸同軸，并且固定在中軸底部結構上；進液口和出液口為營養(yǎng)液的進出口;進液口小孔也可置于支架底部，或有利于營養(yǎng)液循環(huán)到腔內(nèi)各部分細胞的位置，利于細胞生長，并帶走細胞代謝物。

本發(fā)明的血管制造方法為澆注成型方法，該方法的原理是：安裝后的內(nèi)孔支架、中孔支架、外孔支架以及中軸形成了細胞腔體。將不同的生物材料或細胞按照要求澆注到設計的腔體中，也可通過3D打印噴頭把細胞和其它生物材料通過噴頭擠壓到設計的腔體中；然后帶支架一起置入循環(huán)的培養(yǎng)液中，營養(yǎng)液進出口配置要有利于細胞代謝和營養(yǎng)供給；然后通過一定時間的培養(yǎng)形成所需的血管結構或其它管狀結構。之后支架可拆除或降解。

上述的血管澆注成型裝置中，該支架為生物兼容性材料；也可為生物可降解材料，且降解生成的物質(zhì)對細胞沒有損害；所有支架采用多孔結構，可實現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)供給以及細胞代謝物的排出。

上述的血管澆注成型裝置中，所述的容腔的大小可通過多孔支架的尺寸參數(shù)調(diào)節(jié)，并且可以增加多孔支架的層數(shù)實現(xiàn)更多層細胞材料的澆注，以便制造尺寸的血管。

上述的血管澆注成型裝置中，所述的中軸與基座連接，考慮到細胞的營養(yǎng)供給和代謝循環(huán)，支架結構可選擇豎直安裝或水平安裝。水平安裝可消除垂直安裝時底部細胞承壓大的問題，可制造更長的血管。

上述的血管澆注成型裝置中，所述的支架材料可通過不同的方法進行制造，其形狀可為規(guī)則或不規(guī)則結構。

本發(fā)明與其他血管成型方法相比優(yōu)點在于以下幾方面：

1）通過該方法可實現(xiàn)較長血管的制造；

2）通過設計不同容腔尺寸，實現(xiàn)不同尺寸血管的制造；

3）通過這種血管澆注成型裝置，可實現(xiàn)血管分層加工；

4）通過這種血管澆注成型裝置，可持續(xù)對細胞提供營養(yǎng)，減少細胞死亡率；

5）通過這種血管澆注成型裝置，可加快血管成型的速度，具有方便、快捷等點；

6）成型的血管可以沒有任何外來粘結劑，安全可靠。

附圖說明

圖1血管成型裝置垂直安裝剖面圖。

圖2血管成型裝置水平安裝剖面圖。

圖3三維示意圖。

圖4多孔支架結構示意圖。

圖中1、中軸，2、內(nèi)孔支架，3、中孔支架，4、外孔支架，5、基座，6、進液口，7、出液口，8、內(nèi)腔，9、中腔，10、外腔，11、端蓋。

具體實施方式

為進一步闡述本發(fā)明的可行性、實用性以及操作簡便性，本發(fā)明將通過示意圖對進行詳細的描述。

本發(fā)明的血管澆注成型裝置如圖2所示，包括中軸（1）、內(nèi)孔支架（2）、中孔支架（3）、外孔支架（4）、基座（5）、進液口（6）、出液口（7）、內(nèi)腔（8）、中腔（9）外腔（10）端蓋（11）。內(nèi)孔支架（2）、中孔支架（3）、外孔支架（4）固定在中軸（1）上，中軸（1）與基座（7）相連，并且中軸（1）的尺寸可根據(jù)血管的參數(shù)改變；內(nèi)孔支架（2）、中孔支架（3）和外孔支架（4）固定在中軸（1）上；進液口（6）和出液口（7）為營養(yǎng)液的進出口。

附圖3為血管澆注制備裝置水平安裝結構。除基座（5）外，如需要，中軸（1）可帶動內(nèi)孔支架（2）、中孔支架（3）、外孔支架（4）和蓋板（11）及各腔內(nèi)的細胞緩慢旋轉，以加速營養(yǎng)液供給及代謝物排出，有利于細胞生長。

附圖4為多孔支架結構示意圖，多孔結構可實現(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)的供給并且，該支架為生物兼容性材料，或為可降解生物材料，且降解生成的物質(zhì)對細胞無害。多孔支架結構的尺寸設計由血管的相關參數(shù)確定；孔可采用不同的現(xiàn)狀和不同的排列，只要其能達到滲透細胞營養(yǎng)液的效果。通過多孔支架的尺寸參數(shù)調(diào)節(jié)，可控制內(nèi)腔（8）、中腔（9）和外腔（10）的大小，以制造不同尺寸的血管；并且，可以進一步增加多孔支架的層數(shù)實現(xiàn)更多層不同細胞的澆注。

內(nèi)孔支架（2）、中孔支架（3）和外孔支架（4）將血管澆注成型裝置分成3個容腔，即內(nèi)腔（8）、中腔（9）、外腔（10），通過手工或機械方式將相同或不同細胞按要求分單層或多層注入容腔之內(nèi)，形成三個或多個細胞液柱。進液口（5）把營養(yǎng)液充滿基座，并進行循環(huán)，以確保營養(yǎng)液的有效性，以及細胞代謝物排出，保證細胞成活率。待各腔的細胞彼此生長成型并具有一定強度后，可將各支架取出；如支架為降解材料，可將血管成型裝置轉移到適宜環(huán)境下，實現(xiàn)圓筒的降解。這樣不同腔的細胞在接觸面就彼此融合，在營養(yǎng)液或培養(yǎng)箱中進一步生長，直至獲得所需血管的結構。

本發(fā)明所提到的血管澆注成型裝置進行血管制備的具體步驟：

1） 確定血管參數(shù)；

2） 制備血管成型裝置的支架，該支架屬于多孔結構，為生物兼容性材料；

3） 將步驟2）所提到的多孔支架安裝到血管制備裝置的中軸上，形成容腔結構；

4） 通過手動或機械的方式向澆注成型裝置的容腔中添加細胞，實現(xiàn)細胞單層或多層排布；

5） 澆注過程中，營養(yǎng)液通過進液口（6）供給細胞營養(yǎng)物質(zhì)，使細胞保持活性；通過出液口（7）實現(xiàn)廢物或有害物質(zhì)的排出，并形成循環(huán)供液；

6） 澆注完畢后，可將整個裝置置于細胞生長環(huán)境進行培養(yǎng)。待血管形成并就被一定強度后可拆除支架或使多孔支架緩慢降解（如支架采用生物降解材料）。

7）如圖1和圖2所示，中軸（1）及相應的支架結構可配置成垂直和水平安裝。

本發(fā)明并不局限于上訴實施方式，如果對本發(fā)明的各種改動和變型不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動和變型屬于本發(fā)明的權利要求和等同技術范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型。

盡管本文較多地使用了中軸（1）、內(nèi)孔支架（2）、中孔支架（3）、外孔支架（4）、基座（5）、進液口（6）、出液口（7）、內(nèi)腔（8）、中腔（9）、外腔（10）、蓋板（11）等術語，但并不排除其它術語的可能性，使用這些術語僅僅是為了更地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。