可拆卸式专用模具及制备多分支通道复杂器官前体的方法技术

本发明专利技术属于生命、医学领域带多分支通道复杂组织器官的人工制造技术，特别涉及到一种可拆卸式组合模具及制备带多分支通道复杂器官前体的方法。其旨在现有技术的基础上，使用可拆卸式内模具及多级外模具成形具有不同细胞基质层的带有多分支通道的器官前体。包括底座、内模具及外模具；其中，底座为顶部敞开的容器状结构，外模具为底部敞开的壳体结构；所述内模具为用于模拟复杂器官前体两级分支通道的分支通道；所述外模具放置于底座上时，壳体结构与容器状结构间形成包围空间，内模具置于该包围空间内且一端伸出包围空间外；所述外模具上设置有加料口。

Detachable special mould and method of preparing complex organ precursor with multi branch channels

【技术实现步骤摘要】
可拆卸式专用模具及制备多分支通道复杂器官前体的方法
本专利技术属于生命、医学领域带多分支通道复杂组织器官的人工制造技术，特别涉及到一种可拆卸式组合模具及制备带多分支通道复杂器官前体的方法。
技术介绍
由于人体组织缺损、衰竭或损伤等情况的发生往往会导致器官功能障碍并严重危及患者的正常生活甚至生命安全。药物治疗、替代性疗法可以暂时挽救病人的生命，但不能长久的保持病人的健康及正常生活，器官移植可以用于治疗这类疾病，但供体器官严重短缺，移植后器官深受患者自身免疫排斥反应的影响，为抑制免疫排斥反应需长期使用免疫抑制药物，这些缺点都严重制约着器官移植这一技术的应用。为了解决终末期器官损伤类疾病对人们的影响，组织工程应运而生。组织工程（Tissueengineering），在1987年由美国国家科学基金会正式确立，是一门以细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。在组织工程的研究领域，可以实现利用患者自体细胞进行体外培养，最终研制出符合患者自身需求的人工器官，这既可以减少因供体器官不足而导致的患者错失治疗时机的现象，又可以避免器官移植后的免疫排斥反应，为众多的组织缺损、器官功能衰竭病人的治疗带来了曙光。在过去的几十年间，组织工程一直处于波浪式前进过程中。由于受组织工程学家
技术介绍
的限制，现阶段组织工程的成果主要集中在结构相对简单的骨组织及皮肤产品的制备，而对复杂器官的研究迟迟难以取得突破。以肝脏制造为例，肝脏中存在有大量丰富的血管、胆管等管状网络，它们为组成肝脏的各部分组织细胞提供氧气和营养的同时将代谢废物排出体外，保证各种生理功能正常运行。如果不能很好地实现这些管状网络的构建，那么制造出的肝脏产品中会有相当大的死核区域，既不能保证肝脏功能的实现，又不能维持肝脏正常的组织结构，因此对于血管等管状网络的构建才是复杂器官制造的关键。研究表明，细胞离毛细血管的距离必须足够近（100-200μm）才能从毛细血管中获得氧气和营养，并将代谢废物交换给毛细血管。（BertassoniLE,CecconiM,ManoharanV,etal.Hydrogelbioprintedmicrochannelnetworksforvascularizationoftissueengineeringconstructs.LabChip.2014;14(13):2202–2211.doi:10.1039/c4lc00030g）缺乏足够精细的血管网络将很难实现厚组织的构建。在组织工程中，常用的构建血管的方法主要有使用相应的生长因子缓慢促进血管不同组织层形成，多细胞联合培养形成血管结构，利用生物反应器和微流体通道等技术形成血管以及基于先进成型技术的血管化组织直接构建等。目前，血管、神经等分支管道的构建已成为器官制造领域的主要研究热点。专利技术专利（申请号为201110448154.3）《基于一种组合模具的复杂器官前体的制备方法》中提供了一种多分支及多层结构的复杂组织器官前体的制备方法，即利用组合模具分层灌注来成型含有多分支结构的复杂器官组织前体。该专利技术的缺点在于采用直接拆模的方式，一方面对模具内部形状及粗糙度要求较高，另一方面在于脱模时，实心多分支内模具由于其形状不规则在脱出时会破坏已经成型的细胞基质层。专利技术专利（申请号为201210324600.4）《利用旋转组合模具制备纺锤状复杂器官前体的方法》中提出了一种利用旋转组合模具制备纺锤状复杂器官前体的方法，理论上可以成形带多分支管状通路的纺锤体状复杂器官，但缺点在于对于模具的旋转速度没有定量的限制，旋转速度不同，纺锤体成型高度不同，难以确定纺锤体的具体成型形状。且这一模具只能用于含一组分支通道的纺锤体状器官前体成形，过程复杂、结构单一、精确度低。在内模具拔模时易造成含细胞基质材料结构破坏。专利技术专利（申请号为201510419730.X）《一种制备带多分支通道的组织器官前体的方法及专用模具》中提出了一种制备带多分支通道的组织器官前体的方法及专用模具，其缺点在于中间步骤太多，大小管道间易错位。若加入的水凝胶溶液有一定的粘稠度，则很难充满整个内腔，一体型分支内模具从细胞基质层中取出时会对已成形的细胞基质层造成破坏。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可拆卸式专用模具及制备多分支通道复杂器官前体的方法，其旨在现有技术的基础上，使用可拆卸式内模具及多级外模具成形具有不同细胞基质层的带有多分支通道的器官前体，以克服现有技术难以实现含多分支通道复杂器官前体的多种形状精确构建。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，可拆卸式专用模具，包括底座、内模具及外模具；其中，底座为顶部敞开的容器状结构，外模具为底部敞开的壳体结构；所述内模具为用于模拟复杂器官前体两级分支通道的分支通道；（该复杂器官前体可以是血管、胆管、神经或气管。）。所述外模具放置于底座上时，壳体结构与容器状结构间形成包围空间，内模具置于该包围空间内且一端伸出包围空间外；所述外模具上设置有加料口。作为本专利技术的一种优选方案，所述底座的内腔为单内腔或为宽度从下至上逐级递增的阶梯式内腔。所述内模具至少为一组，每组内模具均由用于模拟一级分支通道的上模具和用于模拟二级分支通道的下模具组成，两者可拆卸式相连。所述外模具至少一个，外模具为一个时，对应单内腔底座，外模具的内腔的形状与所需器官前体形状一致；外模具为两个或两个以上时，对应阶梯式内腔底座，且外模具的个数与阶梯式内腔的阶梯数相同。多个外模具可由小到大逐一嵌套在一起并放置于阶梯式内腔底座中；其中，最内层外模具对应阶梯式内腔宽度最窄的阶梯空间，最外层外模具对应阶梯式内腔宽度最宽的阶梯空间；且外模具底部与其对应的阶梯空间无缝贴合，相邻两嵌套的外模具中：外层外模具的内腔与其嵌套的内层外模具在嵌套部分无缝贴合，且每层外模具的内腔的形状均与所需器官前体形状一致。作为本专利技术的另一种优选方案，所述上模具为圆柱形，该圆柱形的下表面设置有五个圆形凹槽：其中一凹槽位于下表面的圆心，其余四个凹槽以该圆心为中心沿下表面的外缘等间距分布；所述下模具包括一个起定位作用的定位下模具和四个普通下模具；定位下模具与普通下模具均为圆棒状；且定位下模具与位于下表面圆心的凹槽紧配合，四个普通下模具各与其余四个凹槽中的一凹槽紧配合，使上模具与下模具成为一个整体。所述底座的底面为平面、凹面或凸面，且分布有定位槽，定位槽的个数与内模具的组数相等；使用时，内模具的上模具的顶部伸出包围空间外，该内模具的定位下模具位于底座的定位槽中。作为本专利技术的另一种优选方案，当多个外模具由小到大逐一嵌套在一起并放置于阶梯式内腔底座中，各外模具的加料口尺寸相同且中心线位于同一条直线上。（由于只有定位下模具对内模具起固定作用，故内模具可以在包围空间中绕各自下模具自由转动，在加料时可以使料体混合均匀，尽可能的减小了由于模具内腔过渡不光滑造成的空腔等现象。）。作为本专利技术的另一种优选方案，所述外模具采用合成高分子材料。作为本专利技术的另一种优选方案，所述内模具的材质为合成纤维、聚乙烯、聚氯乙烯或光敏树脂中的任意一种。一种制备多分支通道复杂器官前体的方法，包括以下步骤。步骤1、制备质量体积浓度为1％～30％的水凝胶溶液作为基质溶液，提取或购买动物细本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可拆卸式专用模具，包括底座、内模具及外模具；其特征在于，其中，底座为顶部敞开的容器状结构，外模具为底部敞开的壳体结构；所述内模具为用于模拟复杂器官前体两级分支通道的分支通道；所述外模具放置于底座上时，壳体结构与容器状结构间形成包围空间，内模具置于该包围空间内且一端伸出包围空间外；所述外模具上设置有加料口。

【技术特征摘要】
1.可拆卸式专用模具，包括底座、内模具及外模具；其特征在于，其中，底座为顶部敞开的容器状结构，外模具为底部敞开的壳体结构；所述内模具为用于模拟复杂器官前体两级分支通道的分支通道；所述外模具放置于底座上时，壳体结构与容器状结构间形成包围空间，内模具置于该包围空间内且一端伸出包围空间外；所述外模具上设置有加料口。2.根据权利要求1所述的可拆卸式专用模具，其特征在于：所述底座的内腔为单内腔或为宽度从下至上逐级递增的阶梯式内腔；所述内模具至少为一组，每组内模具均由用于模拟一级分支通道的上模具和用于模拟二级分支通道的下模具组成，两者可拆卸式相连；所述外模具至少一个，外模具为一个时，对应单内腔底座，外模具的内腔的形状与所需器官前体形状一致；外模具为两个或两个以上时，对应阶梯式内腔底座，且外模具的个数与阶梯式内腔的阶梯数相同；多个外模具可由小到大逐一嵌套在一起并放置于阶梯式内腔底座中；其中，最内层外模具对应阶梯式内腔宽度最窄的阶梯空间，最外层外模具对应阶梯式内腔宽度最宽的阶梯空间；且外模具底部与其对应的阶梯空间无缝贴合，相邻两嵌套的外模具中：外层外模具的内腔与其嵌套的内层外模具在嵌套部分无缝贴合，且每层外模具的内腔的形状均与所需器官前体形状一致。3.根据权利要求2所述的可拆卸式专用模具，其特征在于：所述上模具为圆柱形，该圆柱形的下表面设置有五个圆形凹槽：其中一凹槽位于下表面的圆心，其余四个凹槽以该圆心为中心沿下表面的外缘等间距分布；所述下模具包括一个起定位作用的定位下模具和四个普通下模具；定位下模具与普通下模具均为圆棒状；且定位下模具与位于下表面圆心的凹槽紧配合，四个普通下模具各与其余四个凹槽中的一凹槽紧配合，使上模具与下模具成为一个整体；所述底座的底面为平面、凹面或凸面，且分布有定位槽，定位槽的个数与内模具的组数相等；使用时，内模具的上模具的顶部伸出包围空间外，该内模具的定位下模具位于底座的定位槽中。4.根据权利要求1所述的可拆卸式专用模具，其特征在于：当多个外模具由小到大逐一嵌套在一起并放置于阶梯式内腔底座中，各外模具的加料口尺寸相同且中心线位于同一条直线上。5.根据权利要求1所述的可拆卸式专用模具，其特征在于：所述外模具采用合成高分子材料。6.根据权利要求1所述的可拆卸式专用模具，其特征在于：所述内模具的材质为合成纤维、聚乙烯、聚氯乙烯或光敏树脂中的任意一种。7.一种制备多分支通道复杂器官前体的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、制备质量体积浓度为1％～30％的水凝胶溶液作为基质溶液，提取或购买动物细胞制成细胞悬浮液，细胞密度为1×103～5×107个/ml，将基质溶液与细胞悬浮液按...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小红，李啸宏，
申请(专利权)人：中国医科大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21