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冰膠三維結構體、其制備方法及應用與流程

文檔序號:11901361閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種制備冰膠三維結構體的方法,其特征在于,包括以下步驟:

(a)將冰膠原料與交聯(lián)溶液混合得到冰膠前體溶液,其中所述冰膠原料包含選自以下的一種或多種物質:明膠、明膠衍生物、藻酸鹽、藻酸鹽衍生物、瓊脂、基質膠、膠原、蛋白多糖、糖蛋白、透明質酸、殼聚糖、層連接蛋白、纖連接蛋白和纖維蛋白;所述交聯(lián)溶液包括選自以下的一種或多種物質:氯化鈣溶液、京尼平溶液、戊二醛溶液、已二酸二酰肼、環(huán)氧氯丙烷、碳化二亞胺、凝血酶;

(b)將所述冰膠前體溶液三維打印成預凝膠三維結構體;

(c)冷凍所述預凝膠三維結構體,從而得到冷凍的預凝膠三維結構體;以及

(d)干燥所述冷凍的預凝膠三維結構體,從而得到冰膠三維結構體。

2.一種制備冰膠三維結構體的方法,其特征在于,包括以下步驟:

(a)將多種冰膠原料分別配制成多種冰膠前體溶液,其中至少一種冰膠前體溶液是將冰膠原料與交聯(lián)溶液混合得到冰膠前體溶液;

所述冰膠原料包含選自以下的一種或多種物質:明膠、明膠衍生物、藻酸鹽、藻酸鹽衍生物、瓊脂、基質膠、膠原、蛋白多糖、糖蛋白、透明質酸、殼聚糖、層連接蛋白、纖連接蛋白和纖維蛋白;所述交聯(lián)溶液包括選自以下的一種或多種物質:氯化鈣溶液、京尼平溶液、戊二醛溶液、已二酸二酰肼、環(huán)氧氯丙烷、碳化二亞胺、凝血酶;

(b)將所述多種冰膠前體溶液分別通過多個噴頭三維打印成預凝膠三維結構體;

(c)冷凍所述預凝膠三維結構體,從而得到冷凍的預凝膠三維結構體;以及

(d)干燥所述冷凍的預凝膠三維結構體,從而得到冰膠三維結構體。

3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,包括以下步驟:

(a1)將第一冰膠原料與交聯(lián)溶液混合得到第一冰膠前體溶液;

(a2)將第二冰膠原料或第二冰膠原料與交聯(lián)溶液混合配制成第二冰膠前體溶液;

(b)將所述第一冰膠前體溶液和第二冰膠前體溶液分別通過第一噴頭和第二噴頭三維打印成預凝膠三維結構體;

(c)冷凍所述預凝膠三維結構體,從而得到冷凍的預凝膠三維結構體;以及

(d)干燥所述冷凍的預凝膠三維結構體,從而得到冰膠三維結構體。

4.根據權利要求2所述的方法,其特征在于,包括以下步驟:

(a1)將第一冰膠原料與交聯(lián)溶液混合得到第一冰膠前體溶液;

(a2)將第二冰膠原料或第二冰膠原料與交聯(lián)溶液混合配制成第二冰膠前體溶液;

(a3)將第三冰膠原料或第三冰膠原料與交聯(lián)溶液混合配制成第三冰膠前體溶液;

(b)將所述第一冰膠前體溶液、第二冰膠前體溶液和第三冰膠前體溶液分別通過第一噴頭、第二噴頭和第三噴頭三維打印成預凝膠三維結構體;

(c)冷凍所述預凝膠三維結構體,從而得到冷凍的預凝膠三維結構體;以及

(d)干燥所述冷凍的預凝膠三維結構體,從而得到冰膠三維結構體。

5.根據權利要求1或2所述的方法,其特征在于,步驟(c)中以梯度方式冷凍所述預凝膠三維結構體,優(yōu)選地在4℃下孵育0.5-4h,然 后在-20℃下孵育3-24h,更優(yōu)選地,在4℃下孵育1至3h,然后在-20℃下孵育4-12h。

6.根據權利要求1或2所述的方法,其特征在于,步驟(d)中以真空冷凍干燥的方式干燥所述冷凍的預凝膠三維結構體,優(yōu)選地在-20℃~-40℃、10-50Pa的條件下進行真空冷凍干燥,更優(yōu)選地,在-25℃~-35℃、20-40Pa的條件下進行真空冷凍干燥。

7.根據權利要求1-4任一項所述的方法,其特征在于,所述冰膠原料、第一冰膠原料以及第二冰膠原料為冰膠原料水溶液,濃度為0.5%-20%,優(yōu)選1%-10%,更優(yōu)選2%-5%。

8.根據權利要求1-4任一項所述的方法,其特征在于,所述交聯(lián)溶液的濃度為10-1000mmol-1,優(yōu)選50-300mmol-1,更優(yōu)選80-150mmol-1

9.根據權利要求1-4任一項所述的方法,其特征在于,所述冰膠原料與交聯(lián)溶液按100:1-1:100的體積比混合。

10.根據權利要求1-4任一項所述的方法,其特征在于,步驟(b)中所述三維打印是指通過自動的或半自動的、計算機輔助的三維成型裝置進行三維精確沉積。

11.根據權利要求1-4任一項所述的方法,其特征在于,還包括步驟(e):將細胞或細胞與生物材料混合物添加到步驟(d)得到的所述冰膠三維結構體中,從而得到負載有細胞的冰膠三維結構體;所述細胞選自以下一種或多種細胞:內皮細胞、成纖維細胞、神經細胞、血管細胞、全能干細胞、多能干細胞、專能干細胞、免疫細胞、軟骨細胞、骨來源細胞、平滑肌細胞、骨骼肌細胞、心肌細胞、肝細胞、肝來源的干細胞或祖細胞、肝巨噬細胞、星狀細胞、膽管上皮細胞、腫瘤細胞、肝竇內皮細胞和其他各種組織和器官來源細胞;所述生物材料選自以下一種或多種材料:明膠、明膠衍生物、藻酸鹽、藻酸鹽衍生物、瓊脂、基質膠、膠原、蛋白多糖、糖蛋白、透明質酸、殼聚 糖、層連接蛋白、纖連接蛋白和纖維蛋白。

12.根據權利要求1-11所述方法制得的冰膠三維結構體,其特征在于,所述冰膠三維結構體為塊狀、片狀、囊狀或管狀,其孔隙率為10%-90%,平均孔徑為1-300μm,且具有0.1-10kPa的楊氏模量。

13.根據權利要求12所述的冰膠三維結構體,其特征在于,所述冰膠三維結構體是器官或微器官,優(yōu)選肝、腎、胰、脾、肺、心肌、胃、輸尿管、泌尿導管、肝門十二指腸腸導管、輸卵管、子宮、氣管、支氣管、淋巴管、尿道、腸、食道、膀胱、膽囊或其一部分。

14.借助芯片或不借助芯片、借助生物反應器或不借助生物反應器的活的三維組織結構體的陣列,其包含多個權利要求12或13所述的冰膠三維結構體。

15.權利要求12或13所述冰膠三維結構體,或權利要求14所述陣列在制備用于治療疾病或病癥、組織修復或再生以及矯形或整形的植入物中的應用。

16.權利要求12或13所述冰膠三維結構體,或權利要求14所述陣列在體外研究中的應用,其中所述體外研究包括但不限于細胞培養(yǎng)、細胞生物學研究、藥物開發(fā)、藥物篩選、藥物檢測、藥物測試、構建藥理模型、病理模型、組織/器官模型和腫瘤模型。

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