一种喷雾装置及采用该装置进行细胞喷雾打印接种的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于细胞接种的喷雾装置，包括喷雾系统和旋转载物台；所述旋转载物台用于承载生物载体，所述喷雾系统用于形成细胞喷雾，对所述旋转载物台上的生物载体进行细胞喷雾打印接种；所述旋转载物台包括载体支架和电机，所述电机能控制所述载体支架进行匀速运动。本发明专利技术还公开了一种采用上述喷雾装置进行细胞喷雾打印接种的方法。本发明专利技术所提供的细胞接种的喷雾装置可以实现在生物管道结构及曲面结构的内外表面进行细胞接种，使接种细胞在生物管道结构及曲率结构中均匀分布，促使其迅速贴壁与生长，且通过喷雾打印的方式进行细胞接种可用于多种的细胞的特异性分层接种，可以快速实现生物管道及曲率结构的组织工程构建。

【技术实现步骤摘要】
一种喷雾装置及采用该装置进行细胞喷雾打印接种的方法
本专利技术涉及组织工程领域，具体涉及一种用于细胞接种的喷雾装置及采用该装置进行细胞喷雾打印接种的方法。
技术介绍
组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。然而，在进行组织工程的构建时，如何使细胞在不同形状的组织器官内均匀分布和实现多种细胞的特异性分层构建成为了一个急需克服的问题，例如相对于皮肤组织工程等趋向平面的组织结构表面的细胞接种而言，曲率或管道结构，诸如角膜、气管、食管、尿管、输尿管、血管等，的内外表面细胞在进行细胞接种时由于其结构特异性和重力作用很难实现均匀接种及多种细胞的特异性分层构建。目前采用3D打印方法实现含细胞的管状结构制造已经有较多的文献报道，其打印方法包括采用喷墨式、激光激发式以及挤出式。采用基于喷墨、激光直写的细胞打印可实现多细胞的可控沉积。基于挤出原理构造的管状结构主要目的是用于构造实体结构的营养通道，无法实现血管机理探讨所需的动态加载。真实的血管结构是由内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞组成，现有文献报道的3D打印方法制造出的血管结构大部分是单层凝胶结构，且强度无法满足后续血管细胞力学的研究。目前的含通道的组织器官仿生结构虽有采用管道结构来模拟体内的复杂血管的示例，但这些管道都很难在微观层面形成可控的单层或多层细胞层状结构，清华大学器官制造中心利用3D打印技术和旋转组合模具法成功制备出具有通道的血管化器官前体，但现有技术上不能在管状结构内壁上进行细胞的灌注和定植。为了解决这一难题，许多研究机构为此进行了一系列的方法研究，例如申请号为201410535181.8的中国专利技术专利利用多喷头3D打印法结合多内芯旋转组合模具法为基础，采用外加电场的作用，在微观尺度上控制微流体的管道中单层细胞的附着和定向排列，以此来制备更加贴近人体组织或器官的仿生结构。然而，由于电场力对细胞的活力及功能具有一定的影响，且仅适用于管道结构而不适用于非管道的曲率结构的组织工程构建，从而限制了其使用。哈佛大学Wyss研究所的研究小组进行3D打印含血管组织，将含有细胞外基质（明胶-纤维蛋白胶）和活细胞的特殊打印墨水以丝状按预定的位置和形状大小打印在3D打印组织中，由于明胶的液态-固态的状态受温度控制，由此可以通过温度变化控制打印墨水为凝胶态（4℃）及不同硬度的固态（(70–95℃）。这样在打印的组织中，特殊打印墨水所在的位置就会形成管腔结构，然后再在管腔位置注入内皮细胞，从而使细胞在管腔位置重新长成血管结构，然而以这种方式注入的内皮细胞在管腔中的分布是不均匀的，从而导致其功能的部分缺失，因而不能很好地模拟正常人体内正常的血管结构。现有技术还公开了一种结合3D生物打印和静电纺丝复合技术制造的脑微血管模型，该方案在一定程度上解决了现有技术存在的部分问题，然而因其操作复杂，技术要求高，且仅局限于脑微血管模型的组织工程构建，而诸如角膜、气管、食管、尿管、输尿管、血管等组织的内外表面的细胞组织工程的分层构建问题尚未能很好地解决。
技术实现思路
为克服现有的技术至少其中一个缺陷，本专利技术提供了一种采用细胞喷雾接种的方法进行细胞接种的喷雾装置，不仅可以实现均匀接种高活力细胞，还可以形成可控的单层或多层细胞层状结构，实现多种细胞的特异性分层接种。为实现本专利技术的目的，采用以下技术方案予以实现：一种用于细胞接种的喷雾装置，包括喷雾系统和旋转载物台；所述旋转载物台用于承载生物载体，所述喷雾系统用于形成细胞喷雾，对所述旋转载物台上的生物载体进行细胞喷雾打印接种；所述旋转载物台包括载体支架和电机，所述电机能控制所述载体支架进行匀速运动。本专利技术提供了一种给生物载体进行细胞接种的喷雾装置，通过喷雾系统得到均匀的细胞喷雾，使得细胞喷雾均匀的附着于生物载体的打印表面。本专利技术采用喷雾打印的方式可打印出具有高活性的细胞，且由于细胞在生物载体上分布均匀，促使打印细胞迅速贴壁、生长。通过喷雾打印的方式进行细胞接种，只需更换喷雾系统所采用的细胞悬液，并在每次打印后进行常规培养，待细胞牢固贴壁后在打印下一层即可，适用于多种细胞的特异性分层接种，可以快速实现生物载体的组织工程构建。在其中一个实施方案中，所述喷雾系统包括液体控制装置、喷雾头、压力监测及喷雾控制装置；所述液体控制装置包括液体承载装置和移动带，由移动带挤压液体承载装置将液体挤出；所述喷雾头包括液体输送通道和气体输送通道，所述液体输送通道与所述液体承载装置连接，所述液体承载装置挤出的液体流入所述液体输送通道；所述压力检测及喷雾控制装置包括通过管道依次连接的气泵、气体压力及喷雾模式调节器、气体压力测量表，最后连接有气体压力测量表的管道与所述气体输送通道连接，并将气体通入所述气体输送通道。优选地，所述喷雾头为双通道喷雾头，包括液体输送通道和气体输送通道，液体输送通道中输入细胞悬液，气体输送通道输入压缩气体，细胞悬液和压缩气体在喷雾头处混合时，压缩空气与细胞悬液相互作用，将细胞悬液雾化并喷出。在其中一个实施方案中，所述旋转载物台至少部分可拆卸。在进行不同形状的生物载体的喷雾打印时可选择不同形状及大小的载体支架。具体的，本专利技术所提供的喷雾装置主要针对的生物载体为生物管道结构及曲面结构。在其中一个实施方案中，当进行生物管道结构外表面的细胞喷雾打印接种时，所述旋转载物台包括供生物载体套于其表面的管状的载体支架，所述载体支架与所述电机连接，且所述电机能控制所述载体支架绕其轴向方向匀速旋转。在其中一个实施方案中，当进行生物管道结构内表面的细胞喷雾打印接种时，所述旋转载物台包括第一电机和第二电机；所述第一电机连接有拉钩支架，所述拉钩支架上设有至少两个第一拉钩，所述第一电机能带动所述拉钩支架水平运动；所述第二电机连接所述载体支架，所述载体支架的末端设有第二拉钩，所述第二电机能控制所述载体支架绕其轴向方向匀速旋转。在其中一个实施方案中，当进行曲面结构的细胞喷雾打印接种时，所述载体支架包括曲面，所述曲面用于承载曲面状的生物载体，所述电机能控制所述载体支架匀速左右摆动。一种采用上述喷雾装置进行细胞喷雾打印接种的方法，将生物载体置于所述载体支架上，由所述电机控制所述载体支架进行匀速运动，同时喷雾系统制备出细胞喷雾，使得细胞喷雾附着于生物载体的表面。当生物载体为生物管道，进行生物管道外表面的细胞喷雾打印接种时，具体步骤如下：S11：采用管状的载体支架，将生物管道套于所述载体支架的外表面；S12：打开电机及喷雾系统，由所述电机带动所述载体支架绕其轴向方向匀速旋转，同时所述喷雾系统喷出细胞喷雾，使得细胞喷雾均匀地附着于生物管道的外表面。当生物载体为生物管道，进行生物管道内表面的细胞喷雾打印接种时，具体步骤如下：S21：将生物管道的一末端进行缝合，将该末端收至管道内部，并将该末端安装于所述第二拉钩上，再用第一拉钩钩住生物管道的开口端；S22：打开第一电机，由第一电机牵引拉钩支架向生物管道的缝合端运动，使生物管道实现向外翻转，关闭第一电机；S23：打开第二电机及喷雾系统，由第二电机带动所述载体支架绕其轴向方向匀速旋转，同时所述喷雾系统喷出细胞喷雾，使得细胞喷雾均匀地附着于生物管道的内表面。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于细胞接种的喷雾装置，其特征在于，包括喷雾系统和旋转载物台；所述旋转载物台用于承载生物载体，所述喷雾系统用于形成细胞喷雾，对所述旋转载物台上的生物载体进行细胞喷雾打印接种；所述旋转载物台包括载体支架和电机，所述电机能控制所述载体支架进行匀速运动。

【技术特征摘要】
1.一种用于细胞接种的喷雾装置，其特征在于，包括喷雾系统和旋转载物台；所述旋转载物台用于承载生物载体，所述喷雾系统用于形成细胞喷雾，对所述旋转载物台上的生物载体进行细胞喷雾打印接种；所述旋转载物台包括载体支架和电机，所述电机能控制所述载体支架进行匀速运动。2.根据权利要求1所述的用于细胞接种的喷雾装置，其特征在于，所述喷雾系统包括液体控制装置、喷雾头、压力监测及喷雾控制装置；所述液体控制装置包括液体承载装置和移动带，由移动带挤压液体承载装置将液体挤出；所述喷雾头包括液体输送通道和气体输送通道，所述液体输送通道与所述液体承载装置连接，所述液体承载装置挤出的液体流入所述液体输送通道；所述压力检测及喷雾控制装置包括通过管道依次连接的气泵、气体压力及喷雾模式调节器、气体压力测量表，最后连接有气体压力测量表的管道与所述气体输送通道连接，并将气体通入所述气体输送通道。3.根据权利要求1所述的用于细胞接种的喷雾装置，其特征在于，所述旋转载物台至少部分可拆卸。4.根据权利要求1或2或3所述的用于细胞接种的喷雾装置，其特征在于，所述旋转载物台包括供生物载体套于其表面的管状的载体支架，所述载体支架与所述电机连接，且所述电机能控制所述载体支架绕其轴向方向匀速旋转。5.根据权利要求1或2或3所述的用于细胞接种的喷雾装置，其特征在于，所述旋转载物台包括第一电机和第二电机；所述第一电机连接有拉钩支架，所述拉钩支架上设有至少两个第一拉钩，所述第一电机能带动所述拉钩支架水平运动；所述第二电机连接所述载体支架，所述载体支架的末端设有第二拉钩，所述第二电机能控制所述载体支架绕其轴向方向匀速旋转。6.根据权利要求1或2或3所述的用于细胞接种的喷雾装置，其特征在于，所述载体支架包括曲面，所述曲面用于承载曲面状的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建苏，曾巧浪，张军，谢梦圆，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44