明胶结构体制造方法及明胶结构体制造系统技术方案

本发明专利技术提供一种以明胶作为材料来形成具有中空部的三维结构体的明胶结构体制造方法及明胶结构体制造系统。从喷嘴部(18)喷出使生物相容性材料熔融而成的液体而使生物相容性材料堆积在基板(12)的液体着落面(12A)，从而形成三维结构的生物相容性材料结构体，该生物相容性材料在常温下为固体，具有水溶性且具有热塑性。由包含明胶的包覆膜(24)包覆生物相容性材料结构体的表面而使明胶(30)附着于生物相容性材料结构体的周围，从而形成明胶结构体(32)，对明胶结构体进行整形，使生物相容性材料结构体溶解而使生物相容性材料结构体的形状转印到明胶结构体的内部。在生物相容性材料结构体形成中，使用第一生物相容性材料或第二生物相容性材料与第一生物相容性材料混合而成的第三生物相容性材料。

Gelatin structure manufacturing method and gelatin structure manufacturing system

The invention provides a gelatin structure body manufacturing method with gelatin as a material to form a three-dimensional structure with a hollow part, and a gelatin structure manufacturing system. The biocompatible material is deposited on the liquid falling surface (12A) of the substrate (12) from the nozzle (18) to melt the biocompatible material, thus forming a three-dimensional structure of a biocompatible material structure. The biocompatible material is solid at normal temperature and is water-soluble and thermoplastic. The gelatin (24) encapsulated the surface of the biocompatible material structure, which attached the gelatin (30) to the surrounding of the biocompatible material structure, thus forming the gelatin structure (32), shaping the gelatin structure, dissolving the biocompatible material structure and turning the shape of the biocompatible material structure. It is printed inside the gelatin structure. In the formation of biocompatible material structures, third biocompatible materials are made with the first biocompatible material or second biocompatible materials mixed with the first biocompatible material.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】明胶结构体制造方法及明胶结构体制造系统
本专利技术涉及一种明胶结构体制造方法及明胶结构体制造系统，尤其涉及一种使用难以维持制造立体结构体时的形状的明胶的明胶结构体的形成。
技术介绍
以再生医疗为目的，使用生物相容性材料的三维细胞培养技术的开发正在进行中。这些技术大部分是利用从1990年代起快速发展的3D打印机技术来开始实现的。另外，3D打印机表示三维打印机。以下，本说明书中将三维打印机记载为3D打印机。明胶和胶原是作为细胞的支架材料而有效的材料。尤其，对日本特开2012-206995号公报或国际公开WO2012/133610A1号中所记载的通过基因重组而制造的明胶，正在开始进行埋入患者体内的临床实验。专利文献1中记载有具有任意的三维形状的具备中空部的三维结构体的制造方法，该三维结构体能够利用于成为细胞支架的骨架(scaffold)等。专利文献1中所记载的三维结构体的制造方法中，使用作为根据温度有时变为固体有时变为液体的材料的所谓的具有温度敏感性的聚合物和明胶，通过静电喷墨方式直接立体地进行图案化，由此形成三维结构体。专利文献1中所记载的三维结构体的制造方法中，在最终被除去的仿造部件中利用明胶。在能够维持明胶的形状的低温条件下，将作为仿造部件的明胶埋入温度敏感性聚合物中，然后，将温度调整为明胶的熔点以上且具有温度敏感性的聚合物的熔点以下，由此形成只有明胶被除去的具有中空部且具有温度敏感性的聚合物的三维结构体。另外，本说明书中的术语“仿造部件”对应于专利文献1中的术语“仿造部”。专利文献2中记载有在使用紫外线固化型粘接剂来形成三维结构体时，将作为水溶性树脂的聚乙二醇作为支撑部来利用的三维结构体制造装置。专利文献2中所记载的三维结构体制造装置中，喷出光固化型粘接剂，通过固化用光的照射而使光固化型粘接剂固化，通过交替反复地喷出、固化来形成具有所希望的形状的三维结构体的模具，并通过将树脂填充到模具中来形成具有所希望的形状的三维结构体。即，专利文献2中所记载的三维结构体制造装置，在各层中对紫外线固化型粘接剂光点状(spot)照射紫外线而使紫外线固化型粘接剂固化，从而形成三维结构体的模具。与三维结构体的模具的形成独立地，且与三维结构体的模具的形成并行地进行支撑使用聚乙二醇的三维结构体的外侧的支撑部的形成。专利文献2中记载有在得到三维结构体之后，能够利用水等溶剂除去作为支撑部的聚乙二醇。另外，本说明书中的术语“三维结构体”对应于专利文献2中的“三维物体”。专利文献3中记载有提供给活着的受试者的三维结构体的制造方法。专利文献3中所记载的三维结构体的制造方法中，当前通过作为一般3D打印机方式的熔融沉积法，将非水溶性的硅树脂和明胶等进行组合来形成三维结构体。熔融沉积法为如下方法：通过利用热使树脂等成型材料熔融，并拉伸成一层部分的截面形状的形态并固化的方法、从较细的喷嘴部射出丝状成型材料的方法、与喷墨方式同样地从喷嘴部喷出成型材料的液滴的方法来形成一层，并对一层的表面的凹凸进行整形，在一层上同样地拉伸下一层并进行固化的方法。熔融沉积法中需要支撑部，一直设法将与成型材料不同的材料作为支撑部的材料，在成型后仅使支撑部溶解。熔融沉积法有时被称作熔融沉积成型法、FDM。FDM是fuseddepositionmodeling的略语。另外，本说明书中的术语“喷嘴部”及“三维结构体”对应于专利文献3中的“喷嘴”及“三维组织”。专利文献4中记载有高分子材料的直接成型法及直接成型装置。专利文献4中所记载的高分子材料的直接成型法中，使用加压式点胶机，通过熔融沉积法来形成具有生物相容性的热塑性树脂的三维结构体。另外，本说明书中的术语“热塑性树脂”对应于专利文献4中的术语“热塑性聚合物材料”。以往技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-151524号公报专利文献2：日本特开平6-143438号公报专利文献3：日本特表2002-511284号公报专利文献4：日本特开2008-194968号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术课题但是，在形成作为细胞的支架而优异的明胶结构体时，难以单独维持明胶本身的形状，无法确立形成明胶结构体的实用工艺。并且，在使用仿造部件来形成明胶结构体时，当使用非水溶性材料作为仿造部件时，难以确认仿造部件是否完全被除去，很难说能够可靠地应对埋入体内的情况。专利文献1中所记载的三维结构体的制造方法是公开仿造部件中使用明胶的、使用具有温度敏感性的聚合物的三维结构体的形成技术的专利，专利文献1并不是公开使用明胶的三维结构体的形成技术的专利。专利文献2中所记载的三维结构体制造装置中，使用聚乙二醇来作为形成支撑三维结构体的模具的外侧的支撑部的材料。由聚乙二醇组成的支撑部通过反复地进行聚乙二醇的喷出及冷却而形成。另一方面，专利文献2中没有关于聚乙二醇的喷出条件等诸多条件的具体公开。专利文献3中没有记载硅树脂的具体除去方法。并且，专利文献3中所记载的三维结构体的制造方法中，当将水溶性的材料作为仿造部件来利用时，仿造部件因明胶的水分而溶解，因此可预想无法维持仿造部件的结构。专利文献4中所记载的高分子材料的直接成型法中使用细丝状的热塑性聚合物，因此对熔点比较高的材料有效，但难以应用如聚乙二醇那样根据温度而粘度大幅变动而容易液体化的材料。本专利技术是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种以明胶作为材料来形成具有中空部的三维结构体的明胶结构体制造方法及明胶结构体制造系统。用于解决技术课题的手段为了实现上述目的，提供如下专利技术方式。第1方式所涉及的明胶结构体制造方法为如下明胶结构体制造方法，其包括以下工序：生物相容性材料结构体形成工序，从喷嘴部以液滴状态喷出使生物相容性材料熔融而成的液体而使生物相容性材料堆积在基板的液滴着落的面即液体着落面，从而形成由生物相容性材料组成的具有三维结构的生物相容性材料结构体，该生物相容性材料在常温下为固体，具有水溶性且具有热塑性；包覆膜形成工序，形成包含明胶的包覆膜，该包覆膜包覆通过生物相容性材料结构体形成工序而形成的生物相容性材料结构体的表面；明胶结构体形成工序，在表面被通过包覆膜形成工序而形成的包覆膜包覆的生物相容性材料结构体的周围使明胶附着而形成明胶结构体；整形工序，将通过明胶结构体形成工序而形成的明胶结构体整形为预先规定的形状；及溶解工序，使水分作用于生物相容性材料结构体而使生物相容性材料结构体的至少一部分溶解，从而使生物相容性材料结构体的形状转印到明胶结构体的内部；在生物相容性材料结构体形成工序中，使用具有100毫帕斯卡秒以上且5000毫帕斯卡秒以下的粘度的第一生物相容性材料或具有100毫帕斯卡秒以上且10000毫帕斯卡秒以下的粘度的第三生物相容性材料来形成生物相容性材料结构体，该第一生物相容性材料在能够调整从喷嘴部喷出的生物相容性材料的温度的温度范围内具有能够调整为能单独喷出的粘度范围的分子量分布，该第三生物相容性材料是将在能够调整从喷嘴部喷出的生物相容性材料的温度的温度范围内具有无法调整为能单独喷出的粘度范围的分子量分布的第二生物相容性材料与第一生物相容性材料混合而得到的。根据第1方式，能够形成内部转印有生物相容性材料结构体的形状的明胶结构体，该明胶结构体是使用难以维持三维形状的明胶的具有三维结构的明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种明胶结构体制造方法，其包括以下工序：生物相容性材料结构体形成工序，从喷嘴部以液滴状态喷出使生物相容性材料熔融而成的液体而使所述生物相容性材料堆积在基板的液滴着落的面即液体着落面，从而形成由所述生物相容性材料组成的具有三维结构的生物相容性材料结构体，所述生物相容性材料在常温下为固体，具有水溶性且具有热塑性；包覆膜形成工序，形成包含明胶的包覆膜，所述包覆膜包覆通过所述生物相容性材料结构体形成工序而形成的所述生物相容性材料结构体的表面；明胶结构体形成工序，在表面被通过所述包覆膜形成工序而形成的包覆膜包覆的所述生物相容性材料结构体的周围使明胶附着，形成明胶结构体；整形工序，将通过所述明胶结构体形成工序而形成的所述明胶结构体整形为预先规定的形状；及溶解工序，使水分作用于所述生物相容性材料结构体而使所述生物相容性材料结构体的至少一部分溶解，从而使所述生物相容性材料结构体的形状转印到所述明胶结构体的内部；在所述生物相容性材料结构体形成工序中，使用具有100毫帕斯卡秒以上且5000毫帕斯卡秒以下的粘度的第一生物相容性材料或具有100毫帕斯卡秒以上且10000毫帕斯卡秒以下的粘度的第三生物相容性材料来形成所述生物相容性材料结构体，所述第一生物相容性材料在能够调整从所述喷嘴部喷出的所述生物相容性材料的温度的温度范围内具有能够调整为能单独喷出的粘度范围的分子量分布，所述第三生物相容性材料是将在能够调整从所述喷嘴部喷出的所述生物相容性材料的温度的温度范围内具有无法调整为能单独喷出的粘度范围的分子量分布的第二生物相容性材料与所述第一生物相容性材料混合而得到的。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 JP 2015-1799541.一种明胶结构体制造方法，其包括以下工序：生物相容性材料结构体形成工序，从喷嘴部以液滴状态喷出使生物相容性材料熔融而成的液体而使所述生物相容性材料堆积在基板的液滴着落的面即液体着落面，从而形成由所述生物相容性材料组成的具有三维结构的生物相容性材料结构体，所述生物相容性材料在常温下为固体，具有水溶性且具有热塑性；包覆膜形成工序，形成包含明胶的包覆膜，所述包覆膜包覆通过所述生物相容性材料结构体形成工序而形成的所述生物相容性材料结构体的表面；明胶结构体形成工序，在表面被通过所述包覆膜形成工序而形成的包覆膜包覆的所述生物相容性材料结构体的周围使明胶附着，形成明胶结构体；整形工序，将通过所述明胶结构体形成工序而形成的所述明胶结构体整形为预先规定的形状；及溶解工序，使水分作用于所述生物相容性材料结构体而使所述生物相容性材料结构体的至少一部分溶解，从而使所述生物相容性材料结构体的形状转印到所述明胶结构体的内部；在所述生物相容性材料结构体形成工序中，使用具有100毫帕斯卡秒以上且5000毫帕斯卡秒以下的粘度的第一生物相容性材料或具有100毫帕斯卡秒以上且10000毫帕斯卡秒以下的粘度的第三生物相容性材料来形成所述生物相容性材料结构体，所述第一生物相容性材料在能够调整从所述喷嘴部喷出的所述生物相容性材料的温度的温度范围内具有能够调整为能单独喷出的粘度范围的分子量分布，所述第三生物相容性材料是将在能够调整从所述喷嘴部喷出的所述生物相容性材料的温度的温度范围内具有无法调整为能单独喷出的粘度范围的分子量分布的第二生物相容性材料与所述第一生物相容性材料混合而得到的。2.根据权利要求1所述的明胶结构体制造方法，其中，在所述生物相容性材料结构体形成工序中，使用包含聚乙二醇的所述第一生物相容性材料或包含聚乙二醇的所述第二生物相容性材料来形成所述生物相容性材料结构体。3.根据权利要求1或2所述的明胶结构体制造方法，其中，在所述生物相容性材料结构体形成工序中，使用包含具有超过2700且小于3300的分子量分布的聚乙二醇、具有超过5500且小于6500的分子量分布的聚乙二醇或具有超过8800且小于11200的分子量分布的聚乙二醇的所述生物相容性材料作为所述第一生物相容性材料来形成所述生物相容性材料结构体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的明胶结构体制造方法，其中，在所述生物相容性材料结构体形成工序中，应用具有超过15000且小于25000的分子量分布的聚乙二醇来作为所述第二生物相容性材料，应用具有超过2700且小于3300的分子量分布的聚乙二醇、具有超过5500且小于6500的分子量分布的聚乙二醇或具有超过8800且小于11200的分子量分布的聚乙二醇来作为所述第一生物相容性材料，且使用相对于所述第一生物相容性材料以20质量百分比以上且80质量百分比以下的比率含有所述具有超过2700且小于3300的分子量分布的聚乙二醇、所述具有超过5500且小于6500的分子量分布的聚乙二醇及所述具有超过8800且小于11200的分子量分布的聚乙二醇中的至少任意一个聚乙二醇的所述第三生物相容性材料来形成所述生物相容性材料结构体。5.根据权利要求1至4中任一项所述的明胶结构体制造方法，其中，在所述生物相容性材料结构体形成工序中，在所述基板的液滴着落的面即液体着落面的法线方向上使所述喷嘴部和所述基板相对移动，且在与所述液体着落面平行的面内使所述喷嘴部和所述基板相对移动，从而形成具有相对于所述液体着落面倾斜的倾斜部的所述生物相容性材料结构体。6.根据权利要求5所述的明胶结构体制造方法，其中，在所述生物相容性材料结构体形成工序中，使用具有4000毫帕斯卡秒以上且5000毫帕斯卡秒以下的粘度的所述第一生物相容性材料或具有500毫帕斯卡秒以上且10000毫帕斯卡秒以下的粘度的所述第三生物相容性材料，形成沿相对于所述液体着落面具有60度以上的角度的方向的所述倾斜部。7.根据权利要求5或6所述的明胶结构体制造方法，其中，在所述生物相容性材料结构体形成工序中，使用2000毫帕斯卡秒以上且10000毫帕斯卡秒以下的所述第三生物相容性材料来形成沿相对于所述液体着落面具有30度以上且小于60度的角度的方向的所述倾斜部。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：高桥一宪，
申请(专利权)人：富士胶片株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP