用于三维结构的制备的图案化装置及其生产方法制造方法及图纸

本发明专利技术呈现了一种用于包括在基质(M)中自由地迁移的颗粒(P)的样品(S)的三维结构的制备的图案化装置(1)。该装置包括图案生成器(3)和连接到图案生成器(3)的保持器(2)，样品(S)放置于保持器(2)上。图案化装置(1)进一步包括适于使基质(M)转变成其中颗粒(P)不再自由地迁移的经改性基质(M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于三维结构的制备的图案化装置及其生产方法


[0001]本专利技术涉及一种用于三维结构以及特别地生物材料(诸如，人工生物组织)的三维结构的制备的集成装置。这样的三维结构的制备基于可与增材制造技术组合的法拉第波(FW)。特别地，本图案化装置允许通过触发自组装过程来容易且便利地生产功能生物组织。因而，这样的集成装置包括一个或多个图案生成器，并且另外可包括一个或多个增材制造元件。

技术介绍

[0002]基于法拉第波(FW)的过程已经已知用于生成人工生物组织。例如在专利申请WO2019038453中描述了使用这样的途径的方法。在此情况下，在散布于水凝胶基质中的颗粒的层中使用声音振动来生成具体图案。有必要使若干个层组合以获得三维结构，同时恰当地维持基质中的颗粒。
[0003]当前使用的技术的其它限制涉及可用于提供人工生物组织的材料的降低的多样性和所生产的生物材料的复杂性。
[0004]用于应用已知的过程的装置不适于以高度地可再现的方式生产三维结构。特别地，多种装置被单独地使用并且处置，这是由此生产的样品中的变化和可生产的三维结构的数量和多样性的方面的限制的来源。
[0005]此外，冗长并且成本高的已知的方法不适于在关注点处生产三维结构。
[0006]因而，似乎有必要改进当前应用的过程以及用于生产三维结构的装置。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目标是提出一种图案化装置，该图案化装置允许以快速、直接并且高度地可再现的方式制备材料的三维结构。这样的材料指代以使得能够在声波或其它振动波约束下连同基质本身一起在基质中迁移的方式悬浮于基质中的任何颗粒，基质的性质可改性。特别地，基质的粘度或流变性质以及任何其它物理性质和化学性质可从其中浸没于基质中的颗粒在对振动波的暴露下自由地迁移的状态改性成其中颗粒在基质中固定的状态。颗粒因而在基质中生成图案，该图案适于生产三维结构。
[0008]在本公开中，用语“图案”指代颗粒在振动波的影响下的非均匀布置。特别地，图案可反映由基质中的颗粒的浓度限定的基质内的波的形状。因而，图案限定具有局部最大值和最小值的梯度浓度。换而言之，本公开的“图案”对象排除颗粒的任何均匀散布。它可涉及包括周期性或规律性的浓度变化的几何布置。备选地，图案可涉及非几何布置。
[0009]所提到的颗粒指代可悬浮于基质中并且能够在对振动波的暴露下迁移的任何颗粒。更特别地，颗粒可属于有机类型、无机类型或金属类型。这样的无机颗粒包括磷酸三钙、羟磷灰石、其它磷酸钙、硫酸钙、碳酸镁、碳酸钙以及任何无机盐或复合物。有机颗粒包括任何有机化合物或化合物群组，诸如，有机低聚物或有机聚合物、脂肪酸、脂质体以及包封的有机化合物。有机颗粒还包括潜在的活性分子，诸如药物或药物组合。在活性材料(诸如，细
胞、细胞团块、组织碎片、类器官、球体、细菌、微粒体)和活性材料的成分(诸如，蛋白质、装载有蛋白质或信号分子的微颗粒以及用于生物细胞的任何肽、多肽、核酸低聚物以及营养元素)的意义上，有机颗粒也指生物颗粒。生物细胞可属于任何类型，包括成骨细胞、成纤维细胞、角质化细胞、人间充质干细胞、软骨细胞或人脐静脉内皮细胞或它们的混合物。将理解到，颗粒可包括有机成分、无机成分、金属成分以及活性材料的混合物。
[0010]基质指代适于使颗粒悬浮的任何材料，诸如水凝胶、糊剂、流体以及任何其它材料。基质可包括明胶或明胶衍生物(诸如，明胶甲基丙烯酸酯)、透明质酸或透明质酸衍生物(诸如，透明质酸甲基丙烯酸酯)或胶原、纤维蛋白/凝血酶、基质胶、阿特里凝胶、琼脂糖、透明质酸酪胺、藻酸盐或它们的混合物。基质进一步包括适于使基质的物理性质改性、至少适于一旦基质已被改性就增大粘度以防止颗粒在基质中的迁移的成分或成分混合物。
[0011]理解到，在本公开的过程下，颗粒本身优选地不经受聚合或网状化。颗粒因而保持彼此不连结并且不组合。相反，包括颗粒的基质经受诸如粘度改性或部分聚合之类的某种改性，以便更好地使被包括在其中的颗粒固定并且维持它们的由声波产生的不均匀浓度。进一步理解到，一旦产生三维图案，基质就保持与颗粒组合。由于颗粒保持不连结并且不聚合，因而周围基质对于维持由波造成的图案为必要的。在颗粒是活性材料的情况下，周围基质可另外用作营养环境。因而，三维图案化指代包括基质和颗粒两者的集合。
[0012]还理解到，振动波排除与超声有关的频率范围。在颗粒指活性材料的情况下尤其如此。
[0013]因而，似乎清楚的是，本公开的过程不同于传统的3D打印，其中，一些颗粒被固化或聚合，并且其中，剩余的周围材料然后被排除。
[0014]进一步理解到，在根据本公开的三维图案中，颗粒和基质提供各自至少在热或UV照射下具有不同性质的两种截然不同的组成。因而，本公开中所提到的三维结构可限定为多相结构。
[0015]在本公开中，“样品”指代基质中的颗粒的集合。优选地，基质具有凝胶状黏稠度，其中，嵌入有颗粒。可使基质的性质转变，以便防止颗粒的迁移。
[0016]在上文和下文中，表达三维结构指代由根据本过程而产生的图案或由根据本过程而产生的若干个图案的组合造成的结构。活性三维结构指代由图案的组合造成并且包括活性材料(诸如，活性细胞)的结构。
[0017]本专利技术的另外的目标是改进所生产的人工组织的活力。
[0018]本专利技术的目标也是提出一种用于生物材料的三维结构的生产的改进的过程。
[0019]本专利技术的目标也是提出一种适于具有更多样化且更复杂的起始材料组合的三维结构的生产的过程。
[0020]本专利技术的目标也是提出一种用于在关注点处生产三维结构的过程。在此，所提到的关注点指代专用于接待并且治疗患者的任何实验室，包括医院、私立医院、医学实验室、分析实验室。关注点进一步指代任何研究机构、制药公司、大学、公共培训组织或私立培训组织。
[0021]根据本专利技术，借助于本权利要求书中所描述的装置和过程来实现这些目的。
附图说明
[0022]在通过示例的方式给出并且通过以下图来图示的一些实施例的描述的帮助下，将更好地理解本专利技术：
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图1a、1b、1c、1d：根据多种实施例的装置的总体视图；
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图2a、2b、2c：取向控制装置的示意性布置；
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图3a、3b：保持器的示例；
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图4a、4b、4c：根据一些实施例的侧向阻尼装置的示例；
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图5a、5b、5c、5d：根据其它实施例的侧向阻尼装置的示例；
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图6a、6b、6c、6d、6e、6f、6g、6h、6i、6j：根据本专利技术的光发射系统的示例；
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图7a、7b、7c、7d、7e、7f、7g、7h：根据本专利技术的容器固定器件的示例；
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图8a、8b、8c、8d：根据一些实施例的容器的示例；
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图9a、9b：根据其它实施例的容器的示例；
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图10a、10b：根据实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种图案化装置(1)，其用于包括在基质(M)中自由地迁移的颗粒(P)的样品(S)的三维结构的制备，所述图案化装置包括图案生成器(3)、连接到所述图案生成器(3)并且适于保持包括所述样品(S)的样品容器(46)的保持器(2)，其特征在于，所述图案化装置(1)进一步包括：至少一个转变装置(D)，其适于使所述基质(M)转变成经改性基质(M
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)，其中所述颗粒(P)不再自由地迁移，同时保持彼此不连结并且根据图案而布置；以及图片记录器(7)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个转变装置(D)是光发射系统(6)或热管理装置(26)或光发射系统(6)和热管理装置(26)的组合。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光发射系统(6)可至少在高度和角位置中的一个方面相对于所述样品(S)调整。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述至少一个转变装置(D)可与所述图案生成器(3)同时地或顺序地使用。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置，其特征在于，所述保持器(2)包括温度传感器(25a)和振动传感器(25b)中的至少一个。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置，其特征在于，所述图案化装置包括一个或多个侧向阻尼器件(51)。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括适于控制所述图案生成器(3)和至少一个转变装置(D)中的一个或多个的控制单元(81)。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制单元包括或连接到人工智能单元(83)。9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括允许对所述样品的所述图案进行可视化和记录的照明系统。10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述图案生成器(3)包括允许将声波或其它振动波施加到所述样品(S)的至少一个振动生成器(32)或成组的振动生成器(32)。11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述至少一个振动生成器(32)或成组的振动生成器(32)从侧向于所述样品(S)的位置发射波。12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括调平控制器件(17)。13. 根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括至少一个注射装置(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：AO技术股份公司，
类型：发明
国别省市：