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一種用于組織/器官芯片集成制造的三維打印方法及裝置與流程

文檔序號(hào):12007533閱讀:273來(lái)源:國(guó)知局
一種用于組織/器官芯片集成制造的三維打印方法及裝置與流程
本發(fā)明涉及三維生物打印領(lǐng)域,特別是關(guān)于一種用于組織/器官芯片集成制造的三維打印方法及裝置。

背景技術(shù):
細(xì)胞外微環(huán)境對(duì)組織和器官的形成、發(fā)展以及細(xì)胞行為和功能表達(dá)具有重要作用。現(xiàn)階段,研究者一般通過二維單層細(xì)胞培養(yǎng)模型或動(dòng)物模型來(lái)研究和理解人體組織生理學(xué)和病理學(xué)。由于二維單層細(xì)胞培養(yǎng)模型缺乏細(xì)胞與細(xì)胞間以及細(xì)胞與基質(zhì)間的交互作用,而動(dòng)物模型的免疫系統(tǒng)與細(xì)胞微環(huán)境均有別于人體,因此,兩者均不能準(zhǔn)確地表達(dá)人體內(nèi)微環(huán)境的特征。目前,現(xiàn)有的三維模型(例如細(xì)胞支架)等基于生物膠的培養(yǎng)系統(tǒng)也難以模擬人體內(nèi)組織復(fù)雜的生理結(jié)構(gòu)和功能(包括組織與組織間的界面,氧氣和營(yíng)養(yǎng)的時(shí)空梯度,動(dòng)態(tài)的力學(xué)性能等)。因此,二維單層細(xì)胞培養(yǎng)模型、動(dòng)物模型和三維模型在進(jìn)行生理研究和藥物測(cè)試時(shí),存在準(zhǔn)確性差和研究周期長(zhǎng)等問題,難以滿足研究要求。因此,構(gòu)建更為仿生的三維體外生物學(xué)模型已成為急需解決的問題。器官芯片是一種具有多通道的三維微流控細(xì)胞培養(yǎng)芯片,通過模擬完整器官的微結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、生化功能以及生理響應(yīng)等,實(shí)現(xiàn)在一個(gè)特定環(huán)境下生理學(xué)、病理學(xué)和藥物測(cè)試的研究。器官芯片的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要來(lái)源于微流控技術(shù)的使用,微流控技術(shù)是指在微流道(1~1000μm)內(nèi)操控微量流體(10-9~10-18L)的技術(shù),流體流動(dòng)在微流道內(nèi)是層流,傳質(zhì)主要通過擴(kuò)散來(lái)實(shí)現(xiàn),基本不存在對(duì)流現(xiàn)象。并且粘性力起主導(dǎo)作用,慣性力幾乎可以忽略等。利用微流體技術(shù)的這些特性,可以精確控制在微腔道內(nèi)產(chǎn)生藥物或生長(zhǎng)因子等所需的時(shí)空梯度,并且可以實(shí)現(xiàn)在微觀尺度可控的、動(dòng)態(tài)的傳遞營(yíng)養(yǎng)和化學(xué)物質(zhì)到細(xì)胞或組織所在位置;同時(shí),微流道的尺度也與人體內(nèi)微血管尺度相近,因此,基于微流控技術(shù)的三維體外生物學(xué)模型(器官芯片)可以更好地模擬體內(nèi)細(xì)胞微環(huán)境,具有更接近人體復(fù)雜器官的響應(yīng)能力?,F(xiàn)階段,研究者主要采用軟光刻技術(shù)制造器官芯片,該技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的器官芯片的制造,且該技術(shù)依賴掩膜,掩膜的制造成本高,加工周期長(zhǎng),進(jìn)而降低了系統(tǒng)柔性。目前無(wú)掩膜的器官芯片制造技術(shù)包括立體光刻技術(shù)、DMD(數(shù)字微鏡元件)技術(shù)、PrintandPeel技術(shù)(打印和剝離技術(shù))等,這些技術(shù)不僅難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)的器官芯片制造,而且難以實(shí)現(xiàn)器官芯片內(nèi)細(xì)胞的可控空間分布,且細(xì)胞外基質(zhì)的材料種類單一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)上述問題,本發(fā)明的目的是提供一種能夠直接進(jìn)行細(xì)胞打印實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多層結(jié)構(gòu)的器官芯片制造的用于組織/器官芯片集成制造的三維打印方法及裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于組織/器官芯片集成制造的三維打印方法,包括以下步驟:1)采用三維制圖軟件設(shè)計(jì)三維芯片的三維結(jié)構(gòu)圖,并采用分層方法將三維芯片的三維結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化為可以被三維打印裝置識(shí)別的片層圖形文件;2)首先,開啟三維打印裝置,并將主體材料打印墨水、犧牲材料打印墨水和多種細(xì)胞打印墨水分別吸入主體材料打印噴頭、犧牲材料打印噴頭和多細(xì)胞打印噴頭中;然后,將步驟1)中所得到的片層圖形文件導(dǎo)入三維打印裝置;其中,主體材料打印墨水、犧牲材料打印墨水和多種細(xì)胞打印墨水均為生物材料,犧牲材料打印墨水為溫敏可逆的高分子生物材料;3)三維打印裝置根據(jù)片層圖形文件分別通過主體材料打印噴頭、犧牲材料打印噴頭和多細(xì)胞打印噴頭將主體材料打印墨水、犧牲材料打印墨水和不同的細(xì)胞打印墨水打印到底板系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計(jì)的位置;主體材料打印墨水在底板系統(tǒng)形成凝膠,形成第一層三維芯片主體材料,犧牲材料打印墨水在底板系統(tǒng)形成通道凝膠,進(jìn)而形成第一層的通道犧牲材料,不同的細(xì)胞墨水材料形成第一層多種細(xì)胞材料;4)重復(fù)步驟3)逐層累積完成三維芯片結(jié)構(gòu)打印,直至片層圖形文件打印完成,即三維芯片的整體打印完成;5)加熱或制冷整體打印完成的三維芯片,使通道犧牲材料變?yōu)槿苣z態(tài);6)將變?yōu)槿苣z態(tài)的通道犧牲材料使用移液槍吸出,去除通道犧牲材料,得到三維芯片內(nèi)的通道,形成完整的三維芯片結(jié)構(gòu);7)針對(duì)不同的細(xì)胞打印墨水材料采用不同的交聯(lián)方式對(duì)未被融化的細(xì)胞打印墨水材料進(jìn)行交聯(lián),交聯(lián)完成后在三維芯片通道中灌流培養(yǎng)基,對(duì)三維芯片內(nèi)的細(xì)胞或組織進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。所述步驟3)結(jié)束后,采用紫外光源發(fā)射紫外光局部照射第一層三維芯片主體材料,使第一層三維芯片主體材料局部交聯(lián)固化形成穩(wěn)定不可逆的凝膠狀態(tài)。所述步驟4)結(jié)束后,采用紫外光源發(fā)射紫外光照射整體打印結(jié)束后的三維芯片,透明的主體材料受紫外光照射交聯(lián)固化形成穩(wěn)定不可逆的凝膠狀態(tài)。所述主體材料采用明膠-甲基丙烯酸。所述犧牲材料采用明膠、普朗尼克F-127和瓊脂材料中的一種或多種。所述細(xì)胞打印墨水材料為細(xì)胞相容性和生物相容性好的溫敏材料和/或其他生物材料的混合液;其中,生物材料采用一種或更多種天然生物材料和/或人工合成生物材料;天然生物材料采用明膠、明膠衍生物、藻酸鹽、藻酸鹽衍生物、瓊脂、基質(zhì)膠、膠原、蛋白多糖、糖蛋白、透明質(zhì)酸、殼聚糖、層連接蛋白、纖連接蛋白和纖維蛋白中的至少一種;人工合成生物材料采用聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙交酯、聚乙交酯、聚乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚羥基酸、聚乳酸醇酸共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酸酐、聚酸酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚縮醛、聚氰基丙烯酸酯、聚氨基甲酸酯、聚吡咯、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚氧化乙烯中的至少一種。一種用于組織/器官芯片集成制造的三維打印裝置,其特征在于:包括三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、噴頭系統(tǒng)、底板系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)和紫外光源;所述噴頭系統(tǒng)和/或所述底板系統(tǒng)在所述三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng);所述數(shù)控系統(tǒng)分別電連接所述三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、噴頭系統(tǒng)和紫外光源,所述數(shù)控系統(tǒng)將三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)送給所述三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),所述三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)接收的三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng);所述數(shù)控系統(tǒng)將噴射參數(shù)發(fā)送給所述噴頭系統(tǒng),所述噴頭系統(tǒng)根據(jù)接收到的噴射參數(shù)噴射噴頭內(nèi)部的打印材料;所述數(shù)控系統(tǒng)將紫外光源參數(shù)發(fā)送給所述紫外光源,所述紫外光源根據(jù)接收到的紫外光源參數(shù)產(chǎn)生特定紫外功率大小和紫外光照射時(shí)間的紫外線;所述噴頭系統(tǒng)和所述底板系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集所述噴頭系統(tǒng)和所述底板系統(tǒng)的溫度值,并將采集的溫度值發(fā)送給所述溫控系統(tǒng),所述溫控系統(tǒng)根據(jù)接收到的所述噴頭系統(tǒng)和所述底板系統(tǒng)的溫度值,控制所述噴頭系統(tǒng)和所述底板系統(tǒng)內(nèi)的加熱/制冷元件進(jìn)行加熱或者制冷,使所述噴頭系統(tǒng)和所述底板系統(tǒng)的溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。所述噴頭系統(tǒng)包括一主體材料打印噴頭、一犧牲材料打印噴頭、若干細(xì)胞打印噴頭和一紫外光照射探頭;所述主體材料打印噴頭、犧牲材料打印噴頭、和細(xì)胞打印噴頭用于打印墨水材料,所述紫外光照射探頭用于調(diào)節(jié)紫外光照射光斑的大小,實(shí)現(xiàn)墨水材料的局部交聯(lián);各個(gè)打印噴頭均采用一材料輸送單元組成;所述材料輸送單元包括一輸送裝置、一貫穿式螺桿、一滑塊、一直線導(dǎo)軌、一注射器和一溫度控制單元;所述輸送裝置、直線導(dǎo)軌和溫度控制單元,按自上而下的順序通過螺栓固定設(shè)置在一背板上,所述滑塊滑動(dòng)插設(shè)在所述直線導(dǎo)軌上,所述貫穿式螺桿通過螺紋貫穿連接所述輸送裝置,所述注射器與所述溫度控制單元緊密接觸;所述輸送裝置根據(jù)所述數(shù)控系統(tǒng)發(fā)送的噴射參數(shù)控制所述貫穿式螺桿做直線運(yùn)動(dòng),從而推動(dòng)安裝在所述直線導(dǎo)軌上的所述滑塊運(yùn)動(dòng),進(jìn)而推動(dòng)所述注射器的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)所述注射器內(nèi)打印墨水的打印;所述溫度控制單元用于采集所述注射器內(nèi)的溫度,并將采集的溫度值發(fā)送給所述溫控系統(tǒng),所述溫控系統(tǒng)根據(jù)接收到溫度值控制所述溫度控制單元對(duì)所述注射器內(nèi)的打印墨水進(jìn)行加熱或者制冷,從而控制打印材料的溫度。所述驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方式采用氣動(dòng)、螺桿驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)、噴墨打印驅(qū)動(dòng)和激光驅(qū)動(dòng)中的一種或多種組合。所述滑塊安裝力學(xué)傳感器,用于實(shí)時(shí)采集打印過程中所述滑塊推擠所述注射器所用力的大小,并將采集的值發(fā)送給所述數(shù)控系統(tǒng),使所述數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打印過程中所述注射器的受力狀態(tài)。所述溫度控制單元包括一保溫套筒、一導(dǎo)熱套筒、一噴頭系統(tǒng)溫度傳感器、一噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片、一噴頭系統(tǒng)隔熱墊、一噴頭系統(tǒng)水冷元件、一噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管和一噴頭系統(tǒng)出水管;所述保溫套筒包裹在所述導(dǎo)熱套筒的外部,所述注射器放置在所述導(dǎo)熱套筒內(nèi),所述注射器與所述導(dǎo)熱套筒緊密接觸;所述噴頭系統(tǒng)溫度傳感器焊接在所述導(dǎo)熱套筒內(nèi),所述導(dǎo)熱套筒的一側(cè)通過導(dǎo)熱硅膠粘連所述噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片的一側(cè),所述噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片的另一側(cè)通過導(dǎo)熱硅膠粘連所述噴頭系統(tǒng)水冷元件,所述噴頭系統(tǒng)水冷元件用于協(xié)助所述噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片的散熱;所述噴頭系統(tǒng)水冷元件上設(shè)置有所述噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管和所述噴頭系統(tǒng)出水管,所述噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管和所述噴頭系統(tǒng)出水管連接外部的散熱裝置;所述保溫套筒和所述噴頭系統(tǒng)水冷元件之間通過膠粘連有所述噴頭系統(tǒng)隔熱墊;焊接在所述導(dǎo)熱套筒內(nèi)的所述噴頭系統(tǒng)溫度傳感器檢測(cè)到各個(gè)所述注射器內(nèi)的溫度后,將檢測(cè)到的溫度值發(fā)送給所述溫控系統(tǒng);所述溫控系統(tǒng)根據(jù)接收的溫度值控制所述噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片正負(fù)電極的正接或反接,從而實(shí)現(xiàn)制冷或加熱,熱量或冷量通過所述導(dǎo)熱套筒傳遞給所述注射器內(nèi)被打印的材料;所述噴頭系統(tǒng)隔熱墊與所述噴頭系統(tǒng)水冷元件及所述保溫套筒通過膠粘連,用于隔住所述噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片兩端的熱量交換;所述噴頭系統(tǒng)水冷元件與所述噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片通過導(dǎo)熱硅膠粘連,用于協(xié)助所述噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片另一端的散熱,維持整個(gè)噴頭溫度穩(wěn)定;所述噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管和所述噴頭系統(tǒng)出水管連接外部的散熱裝置。所述紫外光照射探頭包括一紫外光纖導(dǎo)管固定套筒、一聚焦透鏡和一紫外光纖導(dǎo)管;所述紫外光纖導(dǎo)管固定在所述紫外光纖導(dǎo)管固定套筒內(nèi),所述紫外光纖導(dǎo)管固定套筒底端設(shè)置有一通光孔,所述聚焦透鏡設(shè)置在所述通光孔與所述紫外光纖導(dǎo)管之間,所述紫外光纖導(dǎo)管通過光纖與所述紫外光源連接,所述紫外光源發(fā)射紫外光后經(jīng)所述紫外光纖導(dǎo)管到達(dá)所述聚焦透鏡,紫外光經(jīng)所述聚焦透鏡形成光斑,通過調(diào)節(jié)所述聚焦透鏡到所述底板系統(tǒng)的距離,從而調(diào)節(jié)紫外光的照射光斑大小。所述底板系統(tǒng)包括一金屬底板、一底板系統(tǒng)溫度傳感器、一底板系統(tǒng)隔熱墊、一底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片、一底板系統(tǒng)水冷元件、一底板系統(tǒng)進(jìn)水管和一底板系統(tǒng)出水管;所述底板系統(tǒng)溫度傳感器焊接在所述金屬底板內(nèi),所述金屬底板的底部通過導(dǎo)熱硅膠粘連所述底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片的頂部,所述底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片的底部通過導(dǎo)熱硅膠粘連所述底板系統(tǒng)水冷元件,所述底板系統(tǒng)水冷元件上設(shè)置有所述底板系統(tǒng)進(jìn)水管和所述底板系統(tǒng)出水管,所述底板系統(tǒng)進(jìn)水管和所述底板系統(tǒng)出水管連接外部的散熱裝置;所述金屬底板與所述底板系統(tǒng)水冷元件之間通過膠粘連有所述底板系統(tǒng)隔熱墊;焊接在所述金屬底板內(nèi)的所述底板系統(tǒng)溫度傳感器實(shí)時(shí)采集所述金屬底板的溫度,并將采集的溫度值發(fā)送給所述溫控系統(tǒng),所述溫控系統(tǒng)根據(jù)接收到的溫度值,控制所述底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片正負(fù)電極的正接或反接,從而實(shí)現(xiàn)所述底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片的制冷或加熱,從而使所述底板系統(tǒng)的溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案,其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明主體材料打印噴頭、犧牲材料打印噴頭和多細(xì)胞打印噴頭,將三維芯片主體和三維芯片內(nèi)細(xì)胞直接進(jìn)行三維打印,直接組裝細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)形成有特定空間位置排列的三維體外組織模型,可以在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)多種細(xì)胞的特定空間排列,形成異質(zhì)組織芯片(細(xì)胞共培養(yǎng)),突破傳統(tǒng)芯片制造方法多種細(xì)胞排列困難的限制,因此工序簡(jiǎn)單,有利于構(gòu)建更為復(fù)雜的形狀。2、本發(fā)明由于基于溫敏材料的變溫進(jìn)行打印,所有生物相容性好的溫敏水凝膠均可作為細(xì)胞打印墨水,而不具備溫敏特性的水凝膠可以通過修飾改性或與溫敏水凝膠混合獲得溫敏特性,因此本發(fā)明的細(xì)胞打印墨水的具有多樣性,對(duì)生物學(xué)的三維模型研究具有重要幫助。3、本發(fā)明包括紫外光照射探頭,通過特殊的紫外光探頭設(shè)計(jì),控制紫外光的照射光斑大小,實(shí)現(xiàn)芯片主體材料的局部固化,減少整體紫外光固化對(duì)細(xì)胞的損傷;同時(shí)通過紫外光功率強(qiáng)度和照射時(shí)間的調(diào)控,實(shí)現(xiàn)控制芯片內(nèi)局部材料的剛度,有利于生物學(xué)的研究。4、本發(fā)明的打印裝置采用半導(dǎo)體制冷方式,與以往冰箱式打印機(jī)相比,大大減小了設(shè)備體積,可以使設(shè)備置于生物潔凈臺(tái)內(nèi)使;此外,半導(dǎo)體制冷片的冷卻方式采用水冷,而不是風(fēng)冷,避免了風(fēng)冷空氣流動(dòng)對(duì)潔凈臺(tái)內(nèi)空氣層流的擾動(dòng),降低了細(xì)菌污染的可能性。5、本發(fā)明由于加熱/制冷元件僅采用單一的半導(dǎo)體制冷片,通過溫控系統(tǒng)內(nèi)控制電路的優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體制冷片的正負(fù)極的正接/反接,使得單一的半導(dǎo)體制冷片具備加熱和制冷的雙功能,因此可以有效的減小了設(shè)備體積和復(fù)雜性。綜上所述,本發(fā)明提出的三維打印方法及裝置,可以用于在芯片上構(gòu)建三維體外生物學(xué)模型,并進(jìn)行生理學(xué)、病理學(xué)的分析與研究,以及體外藥物測(cè)試,試劑或環(huán)境的生物毒性評(píng)估等,可以應(yīng)用在三維細(xì)胞/組織/器官/腫瘤芯片的集成制造與測(cè)試領(lǐng)域。若采用生物相容性和降解性好的芯片主體材料,也可以應(yīng)用在具有微血管的組織構(gòu)建,研究體內(nèi)組織修復(fù)的組織工程領(lǐng)域。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明三維打印方法的流程示意圖;圖2是本發(fā)明三維打印裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;圖3是本發(fā)明材料輸送單元的結(jié)構(gòu)示意圖;圖4是本發(fā)明噴頭系統(tǒng)溫度控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖;圖5是本發(fā)明紫外光照射探頭的結(jié)構(gòu)示意圖;圖6是本發(fā)明底板系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖;圖7是本發(fā)明外接水冷單元的結(jié)構(gòu)示意圖;圖8是本發(fā)明實(shí)施例三維打印方法的流程示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示,本發(fā)明的用于組織/器官芯片集成制造的三維打印方法,包括以下步驟:1)采用現(xiàn)有的三維制圖軟件(例如Solidworks,但是不限于此)設(shè)計(jì)三維芯片的三維結(jié)構(gòu)圖,并將設(shè)計(jì)完成的三維結(jié)構(gòu)圖保存為STL格式,但不限于此;并采用現(xiàn)有的分層方法將三維芯片的三維結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化為可以被三維打印裝置識(shí)別的片層圖形文件,片層圖形文件可以采用cli格式,但不限于此;2)首先,開啟三維打印裝置,并將主體材料打印墨水、犧牲材料打印墨水和多種細(xì)胞打印墨水分別吸入主體材料打印噴頭、犧牲材料打印噴頭和多細(xì)胞打印噴頭中;然后,將步驟1)中所得到的片層圖形文件導(dǎo)入三維打印裝置;其中,主體材料打印墨水、犧牲材料打印墨水和多種細(xì)胞打印墨水均為生物材料,犧牲材料打印墨水為溫敏可逆的高分子生物材料;3)三維打印裝置根據(jù)片層圖形文件分別通過主體材料打印噴頭、犧牲材料打印噴頭和多細(xì)胞打印噴頭將主體材料打印墨水、犧牲材料打印墨水和不同的細(xì)胞打印墨水打印到底板系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計(jì)的位置;主體材料打印墨水在底板系統(tǒng)形成凝膠,形成第一層三維芯片主體材料,犧牲材料打印墨水在底板系統(tǒng)形成通道凝膠,進(jìn)而形成第一層的通道犧牲材料,不同的細(xì)胞墨水材料形成第一層多種細(xì)胞材料;4)采用紫外光源局部照射第一層三維芯片主體材料,使第一層三維芯片主體材料局部交聯(lián)固化形成穩(wěn)定不可逆的凝膠狀態(tài),此時(shí)第一層三維芯片結(jié)構(gòu)打印完成;5)重復(fù)步驟3)~4)逐層累積完成三維芯片結(jié)構(gòu)打印,直至片層圖形文件打印完成,即三維芯片的整體打印完成;6)加熱或制冷整體打印完成的三維芯片,由于犧牲材料打印墨水為溫敏可逆材料,加熱或制冷過程中通道犧牲材料變?yōu)槿苣z態(tài);7)將變?yōu)槿苣z態(tài)的通道犧牲材料使用移液槍吸出,去除通道犧牲材料,得到三維芯片內(nèi)的通道,由于三維芯片主體材料和細(xì)胞打印墨水材料仍為凝膠態(tài)而會(huì)被保留,形成完整的三維芯片結(jié)構(gòu);8)針對(duì)不同的細(xì)胞打印墨水材料采用不同的交聯(lián)方式對(duì)未被融化的細(xì)胞打印墨水進(jìn)行交聯(lián),交聯(lián)完成后在三維芯片通道中灌流培養(yǎng)基,對(duì)三維芯片的細(xì)胞或組織進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,所述步驟2)中的打印裝置在使用時(shí),可以根據(jù)實(shí)際需要分別設(shè)置三維打印裝置的底板系統(tǒng)、主體材料打印噴頭、犧牲材料打印噴頭和多細(xì)胞打印噴頭的溫度。此外,所述步驟4)中紫外光源發(fā)射紫外光照射三維芯片主體材料,使三維芯片主體材料交聯(lián)固化的過程,可以在三維芯片打印結(jié)束后進(jìn)行;即紫外光源發(fā)射紫外光照射整體打印結(jié)束后的三維芯片,透明的主體材料受紫外光照射交聯(lián)固化形成穩(wěn)定不可逆的凝膠狀態(tài)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,三維芯片的主體材料為可以被紫外光聚合的高分子生物溫敏材料,可以采用明膠-甲基丙烯酸(GelMA)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,三維芯片的犧牲材料可以采用明膠、普朗尼克F-127(PluronicF-127)和瓊脂等材料中的一種或多種。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,細(xì)胞打印墨水材料為細(xì)胞相容性和生物相容性好的溫敏材料和/或其他生物材料的混合液;其中,生物材料可以采用一種或更多種天然生物材料和/或人工合成生物材料;天然生物材料可以采用明膠、明膠衍生物、藻酸鹽、藻酸鹽衍生物、瓊脂、基質(zhì)膠、膠原、蛋白多糖、糖蛋白、透明質(zhì)酸、殼聚糖、層連接蛋白、纖連接蛋白和纖維蛋白中的至少一種;人工合成生物材料可以采用聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙交酯、聚乙交酯、聚乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、聚羥基酸、聚乳酸醇酸共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚酸酐、聚酸酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚縮醛、聚氰基丙烯酸酯、聚氨基甲酸酯、聚吡咯、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚氧化乙烯中的至少一種。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,培養(yǎng)基為適合一種或多種細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。如圖2所示,實(shí)現(xiàn)上述三維打印方法的用于組織/器官芯片集成制造的三維打印裝置,包括三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800、噴頭系統(tǒng)、底板系統(tǒng)600、數(shù)控系統(tǒng)701、溫控系統(tǒng)702和紫外光源703;噴頭系統(tǒng)和/或底板系統(tǒng)600在三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng);數(shù)控系統(tǒng)701分別電連接三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800、噴頭系統(tǒng)和紫外光源703,數(shù)控系統(tǒng)701將三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)送給三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800,三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800根據(jù)接收的三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng);數(shù)控系統(tǒng)701將噴射參數(shù)發(fā)送給噴頭系統(tǒng),噴頭系統(tǒng)根據(jù)接收到的噴射參數(shù)噴射噴頭內(nèi)部的打印材料;數(shù)控系統(tǒng)701將紫外光源參數(shù)發(fā)送給紫外光源703,紫外光源703根據(jù)接收到的紫外光源參數(shù)產(chǎn)生特定紫外功率大小和紫外光照射時(shí)間的紫外線;噴頭系統(tǒng)和底板系統(tǒng)600實(shí)時(shí)采集噴頭系統(tǒng)和底板系統(tǒng)600的溫度值,并將采集的溫度值發(fā)送給溫控系統(tǒng)702,溫控系統(tǒng)702根據(jù)接收到的噴頭系統(tǒng)和底板系統(tǒng)600的溫度值,控制噴頭系統(tǒng)和底板系統(tǒng)600內(nèi)的加熱/制冷元件進(jìn)行加熱或者制冷,使噴頭系統(tǒng)和底板系統(tǒng)600的溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi);其中,三維運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)加速度、運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)時(shí)間中的一種或多種;噴射參數(shù)包括噴射速度、噴射力大小、噴射時(shí)間、噴射加速度和噴射材料體積;紫外光源參數(shù)包括紫外功率大小和紫外光照射時(shí)間。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,噴頭系統(tǒng)和底板系統(tǒng)600均安裝在三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800上,在三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,噴頭系統(tǒng)安裝在三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800上,并隨三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)空間的三維運(yùn)動(dòng),而底板系統(tǒng)固定安裝在一個(gè)獨(dú)立于三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的支架上,不隨三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,底板系統(tǒng)安裝在三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800上,并隨三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)空間的三維運(yùn)動(dòng),而噴頭系統(tǒng)固定安裝在一個(gè)獨(dú)立于三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的支架上,不隨三維運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)800的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,噴頭系統(tǒng)包括一主體材料打印噴頭100、一犧牲材料打印噴頭200、若干細(xì)胞打印噴頭和一紫外光照射探頭500;本實(shí)施例中包括第一細(xì)胞打印噴頭300和一第二細(xì)胞打印噴頭400兩個(gè)細(xì)胞打印噴頭;主體材料打印噴頭100、犧牲材料打印噴頭200、第一細(xì)胞打印噴頭300和第二細(xì)胞打印噴頭400用于打印墨水材料,紫外光照射探頭500用于調(diào)節(jié)紫外光照射光斑的大小,實(shí)現(xiàn)墨水材料的局部交聯(lián)。如圖3所示,各個(gè)打印噴頭均采用一材料輸送單元組成,材料輸送單元用于實(shí)現(xiàn)打印墨水的打印,其輸送方式通過步進(jìn)電機(jī)推擠注射器實(shí)現(xiàn),但是不限于此,還可以采用氣動(dòng)、螺桿驅(qū)動(dòng)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)、噴墨打印驅(qū)動(dòng)和激光驅(qū)動(dòng)中的一種或多種組合的輸送方式;下面以步進(jìn)電機(jī)具體進(jìn)行說(shuō)明:材料輸送單元包括一步進(jìn)電機(jī)2001、一貫穿式螺桿2002、一滑塊2003、一直線導(dǎo)軌(未標(biāo)出)、一注射器2004和一溫度控制單元2005;步進(jìn)電機(jī)2001、直線導(dǎo)軌和溫度控制單元2005,按自上而下的順序通過螺栓固定設(shè)置在一背板2000上,滑塊2003滑動(dòng)插設(shè)在直線導(dǎo)軌上,貫穿式螺桿2002通過螺紋貫穿連接步進(jìn)電機(jī)2001,注射器2004與溫度控制單元2005緊密接觸,實(shí)現(xiàn)良好的溫度傳遞;步進(jìn)電機(jī)2001根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)701發(fā)送的噴射參數(shù)控制貫穿式螺桿2002做直線運(yùn)動(dòng),從而推動(dòng)安裝在直線導(dǎo)軌上的滑塊2003運(yùn)動(dòng),進(jìn)而推動(dòng)注射器2004的運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)注射器2004內(nèi)打印墨水的打??;溫度控制單元2005用于采集注射器2004內(nèi)的溫度,并將采集的溫度值發(fā)送給溫控系統(tǒng)702,溫控系統(tǒng)702根據(jù)接收到溫度值控制溫度控制單元2005對(duì)注射器2004內(nèi)的打印墨水進(jìn)行加熱或者制冷,從而控制打印材料的溫度。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,滑塊2003可以安裝力學(xué)傳感器,用于實(shí)時(shí)采集打印過程中滑塊2003推擠注射器2004所用力的大小,并將采集的值發(fā)送給數(shù)控系統(tǒng)701,使數(shù)控系統(tǒng)701實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打印過程中注射器2004的受力狀態(tài)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,如圖4所示,溫度控制單元2005包括一保溫套筒1001、一導(dǎo)熱套筒1002、一噴頭系統(tǒng)溫度傳感器(未標(biāo)出)、一噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片1003、一噴頭系統(tǒng)隔熱墊1004、一噴頭系統(tǒng)水冷元件1005、一噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管1006和一噴頭系統(tǒng)出水管1007;保溫套筒1001包裹在導(dǎo)熱套筒1002的外部,用于減小導(dǎo)熱套筒1002的熱量損失,注射器2004放置在導(dǎo)熱套筒1002內(nèi),注射器2004與導(dǎo)熱套筒1002緊密接觸,實(shí)現(xiàn)良好的溫度傳遞;噴頭系統(tǒng)溫度傳感器焊接在導(dǎo)熱套筒1002內(nèi),導(dǎo)熱套筒1002的一側(cè)通過導(dǎo)熱硅膠粘連噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片1003的一側(cè),噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片1003的另一側(cè)通過導(dǎo)熱硅膠粘連噴頭系統(tǒng)水冷元件1005,噴頭系統(tǒng)水冷元件1005用于協(xié)助噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片1003的散熱,維持整個(gè)噴頭溫度穩(wěn)定;噴頭系統(tǒng)水冷元件1005上設(shè)置有噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管1006和噴頭系統(tǒng)出水管1007,噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管1006和噴頭系統(tǒng)出水管1007連接外部的散熱裝置;保溫套筒1001和噴頭系統(tǒng)水冷元件1005之間通過膠粘連有噴頭系統(tǒng)隔熱墊1004,噴頭系統(tǒng)隔熱墊1004用于隔住噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片1003兩端的熱量交換;焊接在導(dǎo)熱套筒1002內(nèi)的噴頭系統(tǒng)溫度傳感器檢測(cè)到各個(gè)注射器2004內(nèi)的溫度后,將檢測(cè)到的溫度值發(fā)送給溫控系統(tǒng)702;溫控系統(tǒng)702根據(jù)接收的溫度值控制噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片1003正負(fù)電極的正接或反接,從而實(shí)現(xiàn)制冷或加熱,熱量或冷量通過導(dǎo)熱套筒1002傳遞給注射器2004內(nèi)被打印的材料;在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,保溫套筒1001的材料可以采用氣凝膠,導(dǎo)熱套筒1002的材料可以采用紫銅,噴頭系統(tǒng)隔熱墊1004可以采用海綿;噴頭系統(tǒng)水冷元件1005可以采用紫銅的水冷頭;噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管1006和噴頭系統(tǒng)出水管1007可以采用硅膠管;在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,如圖5所示,紫外光照射探頭500包括一紫外光纖導(dǎo)管固定套筒5001、一聚焦透鏡5002和一紫外光纖導(dǎo)管5003;紫外光纖導(dǎo)管5003固定在紫外光纖導(dǎo)管固定套筒5001內(nèi),紫外光纖導(dǎo)管固定套筒5001底端設(shè)置有一通光孔,聚焦透鏡5002設(shè)置在通光孔與紫外光纖導(dǎo)管5003之間,紫外光纖導(dǎo)管5003通過光纖與紫外光源703連接,紫外光源703發(fā)射紫外光后經(jīng)紫外光纖導(dǎo)管5003到達(dá)聚焦透鏡5002,紫外光經(jīng)聚焦透鏡5002形成光斑,通過調(diào)節(jié)聚焦透鏡5002到底板系統(tǒng)600的距離,從而調(diào)節(jié)紫外光的照射光斑大小,即當(dāng)聚焦透鏡5002離成形三維芯片位置遠(yuǎn)時(shí),光線散焦,光斑直徑更大;當(dāng)聚焦透鏡離成形三維芯片位置近時(shí),光線聚焦,光斑直徑更小;其中,紫外光的功率強(qiáng)度和照射時(shí)間可由紫外光源703調(diào)控。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中,如圖6所示,底板系統(tǒng)600用于對(duì)打印的三維芯片進(jìn)行制冷或加熱,它包括一金屬底板6001、一底板系統(tǒng)溫度傳感器(未標(biāo)出)、一底板系統(tǒng)隔熱墊6002、一底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片6003、一底板系統(tǒng)水冷元件6004、一底板系統(tǒng)進(jìn)水管6005和一底板系統(tǒng)出水管6006;底板系統(tǒng)溫度傳感器焊接在金屬底板6001內(nèi),金屬底板6001的底部通過導(dǎo)熱硅膠粘連底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片6003的頂部,底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片6003的底部通過導(dǎo)熱硅膠粘連底板系統(tǒng)水冷元件6004,底板系統(tǒng)水冷元件6004上設(shè)置有底板系統(tǒng)進(jìn)水管6005和底板系統(tǒng)出水管6006,底板系統(tǒng)進(jìn)水管6005和底板系統(tǒng)出水管6006連接外部的散熱裝置;金屬底板6001與底板系統(tǒng)水冷元件6004之間通過膠粘連有底板系統(tǒng)隔熱墊6002;焊接在金屬底板6001內(nèi)的底板系統(tǒng)溫度傳感器實(shí)時(shí)采集金屬底板6001的溫度,并將采集的溫度值發(fā)送給溫控系統(tǒng)702,溫控系統(tǒng)702根據(jù)接收到的溫度值,控制底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片6003正負(fù)電極的正接或反接,從而實(shí)現(xiàn)底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片6003的制冷或加熱,從而使底板系統(tǒng)600的溫度在設(shè)定的溫度范圍內(nèi);其中,底板系統(tǒng)隔熱墊6002可以采用海綿。底板系統(tǒng)水冷元件6004可以采用紫銅的水冷頭。底板系統(tǒng)進(jìn)水管6005和底板系統(tǒng)出水管6006可以采用硅膠管。金屬底板6001可以采用鋁合金底板;底板系統(tǒng)隔熱墊6002可以采用海綿。底板系統(tǒng)水冷元件6004可以采用紫銅的水冷頭。噴頭系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片1003和底板系統(tǒng)半導(dǎo)體制冷片6003為達(dá)到良好的制冷效果,需要配備散熱裝置。散熱裝置可以采用水冷方式,即外部設(shè)置一水冷單元,噴頭內(nèi)部的噴頭系統(tǒng)水冷單元包括噴頭系統(tǒng)水冷元件1005,噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管1006和噴頭系統(tǒng)出水管1007。如圖7所示,噴頭外部的水冷單元為現(xiàn)有器件,它包括水泵出水管8001,水泵8002,儲(chǔ)水槽8003,連接水管8004,風(fēng)冷散熱排8005和回水管8006。水泵出水管8001與噴頭系統(tǒng)進(jìn)水管1006或底板系統(tǒng)進(jìn)水管6005相連,回水管8006與噴頭系統(tǒng)出水管1007或底板系統(tǒng)出水管6006相連,形成完整循環(huán)回路。如圖8所示,下面以打印兩種細(xì)胞墨水為具體實(shí)施例,采用本發(fā)明的三維打印裝置對(duì)本發(fā)明的器官芯片集成制造的三維打印方法進(jìn)行詳細(xì)描述。1、本發(fā)明的打印墨水可以通過商業(yè)途徑購(gòu)買,也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行制備,本實(shí)施例要打印尺寸為50mm*30mm*10mm的三維芯片,在進(jìn)行三維芯片打印前制備打印材料(打印墨水),具體制備過程為:①制備主體材料打印墨水(明膠-甲基丙烯酸)將1g明膠(G1890,Sigma,美國(guó))粉末加入10mLDPBS(杜氏磷酸緩沖液)溶液中,70℃水浴加熱,均勻攪拌至完全融化后,以0.5mL/min緩慢加入1mL甲基丙烯酸甲酯(276685,Sigma,美國(guó)),反應(yīng)2小時(shí)后取下,待溶液冷卻至室溫,加入40mLDPBS溶液稀釋,用截留分子量12000-14000的透析袋在去離子水中60℃透析3天,冷凍干燥2天,形成白色蓬松泡沫狀固體,即為明膠-甲基丙烯酸甲酯聚合物,-80℃干燥保存。將制備好的明膠-甲基丙烯酸甲酯溶于杜氏改良培養(yǎng)液(DMEM培養(yǎng)液,11965092,Invitrogen,美國(guó))中,60℃助溶3小時(shí),形成濃度為0.05g/ml明膠-甲基丙烯酸甲酯溶液,再添加0.005g/ml的光引發(fā)劑(I2959,2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮,106797-53-9,英力,中國(guó))粉末溶于0.05g/ml明膠-甲基丙烯酸甲酯溶液中,Votex(渦旋振蕩器)振蕩混勻,用0.2μm濾膜過濾后分裝成1ml/管備用,避光4℃低溫保存。并且之后的相關(guān)操作均在避光的條件下進(jìn)行。打印前,37℃融化30分鐘,得到5%GelmA溶液,作為主體材料打印墨水(GelMA)。②制備犧牲材料打印墨水(明膠)將0.2g明膠(G1890,Sigma,美國(guó))粉末加入10mLDPBS溶液中,70℃水浴加熱,均勻攪拌至完全融化后,用0.2μm濾膜過濾后分裝成1ml/管備用,4℃低溫保存。打印前,37℃融化30分鐘,得到2%明膠溶液,作為犧牲材料打印墨水。③制備細(xì)胞打印墨水(明膠,海藻酸鈉與細(xì)胞混合液)將2g明膠(G1890,Sigma,美國(guó))粉末加入10mL生理鹽水溶液中,70℃水浴加熱,均勻攪拌至完全融化后,用0.2μm濾膜過濾后分裝成1ml/管備用,4℃低溫保存。打印前,37℃融化30分鐘,得到20%的明膠溶液。將0.4g海藻酸鈉(A0682,Sigma,美國(guó))粉末加入10mL生理鹽水溶液中,70℃水浴加熱,均勻攪拌至完全融化后,用0.2μm濾膜過濾后分裝成1ml/管備用,4℃低溫保存。打印前,37℃融化30分鐘,得到4%的海藻酸鈉溶液。將待打印細(xì)胞A和B分別消化,計(jì)數(shù),離心,重新吹打懸浮后得到4*10^6/ml的細(xì)胞懸浮液A和B。將37℃的20%的明膠溶液,4%的海藻酸鈉溶液和4*10^6/ml的細(xì)胞懸浮液A按體積比2:1:1混合,得到細(xì)胞打印墨水A。將37℃的20%的明膠溶液,4%的海藻酸鈉溶液和4*10^6/ml的細(xì)胞懸浮液B按體積比2:1:1混合,得到細(xì)胞打印墨水B。本實(shí)施例所制備的四種打印墨水均為溫敏材料,且均是低溫凝膠態(tài),高溫溶膠態(tài);不同材料濃度墨水凝膠點(diǎn)溫度存在差異性,四種打印墨水在10℃時(shí)均為凝膠態(tài),因此可以打印出結(jié)構(gòu)良好的芯片,而主體材料打印墨水(GelMA)可以被紫外線交聯(lián),其余三種打印墨水不能被紫外線交聯(lián);細(xì)胞打印墨水A和B在20℃處于凝膠態(tài),而犧牲材料明膠在20℃處于溶膠態(tài),所以可以在20℃的情況下以溶膠態(tài)形式被吸出,而其余三種打印墨水打印的結(jié)構(gòu)得到保留。2、采用現(xiàn)有的Solidworks三維制圖軟件設(shè)計(jì)肺芯片的三維結(jié)構(gòu)圖,并將設(shè)計(jì)的三維結(jié)構(gòu)圖保存為STL格式,再采用現(xiàn)有的分層方法將肺芯片的三維結(jié)構(gòu)圖轉(zhuǎn)化成可被打印機(jī)識(shí)別的cli格式;3、開啟三維打印裝置,將底板系統(tǒng)600的溫度設(shè)定為10℃,將主體材料打印噴頭100的溫度設(shè)置為20℃,將犧牲材料打印噴頭200溫度設(shè)定為15℃,將第一細(xì)胞打印噴頭300和第二細(xì)胞打印噴頭400的溫度設(shè)定為25℃;將制備的四種打印墨水,分別吸入打印機(jī)的四個(gè)打印噴頭中,再將構(gòu)建的含有將打印芯片數(shù)據(jù)信息的cli文件導(dǎo)入三維細(xì)胞打印機(jī)中;4、三維細(xì)胞打印裝置根據(jù)片層圖形文件將主體材料打印墨水從高溫的主體材料打印噴頭100打印到底板系統(tǒng)600預(yù)先設(shè)計(jì)的位置,主體材料打印墨水在底板系統(tǒng)600形成凝膠,形成第一層的芯片主體材料;5、第一層的芯片主體材料打印完成后,將犧牲材料打印墨水從高溫的犧牲材料打印噴頭200打印到底板系統(tǒng)600,犧牲材料打印墨水在底板系統(tǒng)600形成凝膠,形成第一層的犧牲材料;6、第一細(xì)胞打印噴頭300和第二細(xì)胞打印噴頭400在特定位置打印不同的細(xì)胞墨水材料;7、紫外光源703發(fā)射的紫外光通過紫外光照射探頭500照射三維芯片主體材料打印墨水30秒,使其局部交聯(lián)固化形成穩(wěn)定不可逆的凝膠狀態(tài),第一層結(jié)構(gòu)打印完成;其中局部交聯(lián)固化的具體過程為:利用細(xì)小的紫外光光斑,局部照射三維芯片主體材料,使得被照射局部材料交聯(lián)固化;紫外光源703通過控制紫外光功率與照射時(shí)間,從而控制芯片內(nèi)局部材料的剛度;8、逐層重復(fù)步驟4~7,直至完成三維芯片的整體打??;9、加熱三維芯片整體到20℃融化犧牲材料,使?fàn)奚牧献優(yōu)槿苣z態(tài);將已經(jīng)融化的明膠犧牲材料通過通道口吸出來(lái),去除犧牲材料,得到三維芯片內(nèi)的通道,而片主體材料和細(xì)胞打印墨水材料仍為凝膠態(tài)而會(huì)被保留,形成完整的三維芯片結(jié)構(gòu);10、在完整的三維芯片結(jié)構(gòu)中通過通道灌流100mMCaCl2,交聯(lián)未被融化的細(xì)胞打印墨水A和B;交聯(lián)保持3分鐘后吸出CaCl2,并用DPBS清洗三維芯片內(nèi)的通道3次;在三維芯片通道中灌流培養(yǎng)基對(duì)細(xì)胞打印墨水A和B包含的細(xì)胞A和細(xì)胞B進(jìn)行長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)培養(yǎng)。上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明,其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的,凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn),均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
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