封闭式生物打印设备制造技术

本发明专利技术涉及一种生物打印系统，该生物打印系统包括：a)打印模块(1)，该打印模块包括至少一个打印头和至少一个目标，该至少一个打印头用于打印可转移生物学关注对象；b)供料源(2)，该供料源用于所述打印头打印生物学关注对象；c)激活装置(5)，该激活装置用于将所述生物学关注对象转移至目标；d)用于使打印头相对于目标相对移位的装置(3)；e)可灭菌密封腔室(10)，其特征在于，所述打印模块(1)被放置在所述可灭菌密封腔室(10)中，并且所述激活装置(5)位于所述可灭菌密封腔室(10)外部，所述可灭菌密封腔室(10)具有与所述激活装置(5)的密封交互区(20)。区(20)。区(20)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】封闭式生物打印设备


[0001]本专利技术涉及使得人工产生器官和生物组织成为可能的再生医学领域，被称为“组织工程”。在过去的十年中，对组织和器官移植的需求在世界范围内急剧增加。主要原因是平均寿命的延长、重要器官功能障碍和退行性疾病的发生率、以及对减轻肿瘤切除后果的需求。由于器官短缺，仅在欧盟，就有超过63,000名患者在等待器官移植(肾脏、肝脏、心脏、角膜等)，并且每小时有6名新患者加入等待名单。相比之下，2016年仅确定了约33,000位捐助者。尽管一些国家正在采取手段来增加器官捐赠的数量，但是许多等待移植的患者无法及时接受器官捐赠。因此，临床医生需要被良好地表征并且是安全的、是患者特定的并且可能是“现成的”组织和器官替代品。
[0002]在这方面，组织工程领域的科学家和工业家应用生物学和工程学原理来开发功能替代品，这些功能替代品可以恢复、维持或改善组织功能。
[0003]从法规的角度来看，组织工程产品属于先进治疗药品(ATMP：Advanced Therapy Medicinal Product)的类别。它们不同于常规药物，因此提出了独特的挑战。组织工程产品需要质量保证和复杂的后勤工作，并且必须由合格的外科医生移植到患者中，同时满足重要的法规要求，诸如先进治疗药品(ATMP)以及良好实验室规范(GLP：Good Laboratory Practice)和良好生产规范(GMP：Good Manufacturing Practice)的法规。
[0004]传统地，组织工程方法依赖于生物相容性材料的使用，该材料被成型以形成3D支架，活细胞在生物反应器中成熟之前被种植在该3D支架上。然后，随着细胞的繁殖，它们会填充支架并合成细胞外基质以产生3D组织。
[0005]尽管进行了大量投资以满足临床和商业期望，并且尽管在临床前研究阶段取得了令人瞩目的科学成就，但是这些传统的组织工程方法仍难以既提供临床结果又变得具有成本效益。实际上，迄今为止，只有极少数的组织工程产品已经获得了市场许可，即使在这些情况下，治疗效果也没有达到预期，市场也没有获利。尽管有足够的安全性和有效性，但以下三个ATMP已从市场撤出这一事实说明了这一点：(2015)、(2016)和(已暂停)。
[0006]为了满足临床和商业期望，组织工程产品的制造存在必须解决的几个挑战。这些挑战涉及：
[0007]‑
制造方法的工业化和自动化，以便提高制造方法的鲁棒性，已知ATMP的制造仍然主要是手动的、无监督的，并且包括多个开放阶段，
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遵守法规要求，
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提高利润率和成本效益，例如，通过减少供应消耗品、安装和拥有基础设施(例如无尘室)和装置的高成本，以及减少进行少量较小单个批次的各种制备、制造和质量控制操作所需的专业劳动力，
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复制天然人类组织的复杂性的能力(即，细胞的时空分布、以及控制细胞微环境并控制细胞行为和组织功能的生化、机械和物理刺激)；
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移植后需要促进快速血管形成，以便在组织生长期间维持细胞活力，以及
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在某些情况下，定制组织工程产品以提供患者特定治疗的能力(例如，通过整合自体细胞和/或患者解剖数据)。
[0013]为了克服传统组织工程方法的局限性，已经提出了不同的生物打印方法。根据公开的工作，这些打印方法被称为生物印刷、生物元件的微打印或生物打印(bioprinting)。这些打印方法使用3D打印原理，并根据由数字设计预定义的组织，逐层组装生物组织的成分(诸如，细胞和细胞外基质)。尽管原理上相似，但是应注意，生物打印与通过3D打印制造假体在沉积材料的性质(活的和非惰性的)以及所使用的技术上有所不同。
[0014]生物打印的主要用途涉及通过替换取自生命体的组织来制备用于实验研究的合成生物组织，以便避免法规和道德问题。从长远来看，生物打印将使得用于移植的器官的生产没有排斥风险，例如表皮、骨骼组织、肾脏的部位、肝脏以及其它重要器官、心脏瓣膜或中空结构(诸如血管结构)。
[0015]2014年，全球3D生物打印市场估计为4.5亿欧元，预计在未来十年内将以约16.7％的年增长率大幅增长，到2025年将达到82亿欧元。据分析人士称，由于引入了与ATMP制造兼容的生物打印机，预计生物打印市场的医学领域在2022年将占据超过30.0％的市场份额。

技术介绍

[0016]在现有技术中已知专利申请US2017335271，其描述了一种便携式设备，该便携式设备包括用于分配结构材料的第一元件和用于分配生物材料的第二一次性元件。
[0017]输送系统还包括可灭菌外壳、至少一个机械臂组件和在可灭菌腔室内的输送设备。机械臂被配置成使包括第一输送构件和第二输送构件的输送设备移动，第一输送构件能够可移除地连接至第二输送构件。
[0018]与本专利技术不同，该专利的图10和图11主要涉及井板的处理，其中，打印头和激活模块都容纳在无菌外壳中。
[0019]该解决方案不允许在最佳无菌条件下通过生物组织的增材打印来进行制造。
[0020]还已知美国专利申请US2010206224，其涉及用于沉积多个层的设备，该设备包括：
[0021]‑
框架，该框架装配有外壳并且还承载：
[0022]·
工作台，该工作台旨在支撑要制造的对象；
[0023]·
材料分配器，该材料分配器旨在将所述材料放置在工作台上以形成所述对象，
[0024]·
压实装置；
[0025]以及控制构件，该控制构件旨在控制材料在工作台上的沉积。
[0026]在外壳内部至少布置有所述板和所述喷嘴的端部，并且在外壳外部至少布置有用于移动工作台和分配器的装置以及控制装置。
[0027]该文献不涉及用于生物打印生物组织的系统。
[0028]专利申请US2018290386描述了现有技术的方法，其具有用于通过3D打印机产生药品的步骤。根据指令来打印产品。测量产品的至少一种属性，并将其与期望的最终产品的期望属性进行比较。如果产品属性与期望属性之间存在差异，则对指令集进行更改并打印新产品。当产品属性与期望属性匹配时，就可以产生安全且准确的医疗产品。
[0029]它不是用于制造生物组织的解决方案。
[0030]专利申请US2017320263描述了一种用于打印至少一种生物墨水的方法，所述方法
使用至少一个激光型打印头将至少一种生物墨水的至少一滴沉积在受体基底的沉积表面上，其特征在于，所述打印方法使用至少一个喷嘴打印头来在与激光型打印头相同的受体基底的沉积表面上沉积至少一种生物墨水的至少一滴。毫无疑问，这是最接近的现有技术，但是对于操作员来说需要非常严格的洁净室类型的环境。
[0031]专利申请US2016297152涉及一种旨在容纳一种或更多种生物活性流体和/或一种或更多种制备性流体的可灭菌容器，该可灭菌容器包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生产生物组织的生物打印系统，所述生物打印系统包括：a)打印模块(1)，所述打印模块包括用于打印可转移生物学关注对象的至少一个打印头和至少一个目标(6)，所述打印模块以受控方式用于生产生物组织，b)供料源(2)，所述供料源用于所述打印头打印生物学关注对象，c)激活装置(5)，所述激活装置用于将所述生物学关注对象转移至所述目标(6)，d)用于使所述打印头相对于所述目标(6)相对移位的移位装置(3)，e)可灭菌密封外壳(10)，其特征在于
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所述打印模块(1)被放置在所述可灭菌密封外壳(10)中，并且
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所述激活装置(5)位于所述可灭菌密封外壳(10)外部，
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所述可灭菌密封外壳(10)具有与所述激活装置(5)的密封交互区(20)。2.根据权利要求1所述的生物打印系统，其特征在于，所述可灭菌密封外壳构成所述打印模块的封套。3.根据前一权利要求所述的生物打印系统，其特征在于，所述可灭菌密封外壳还包括用于生物学关注对象的至少一个供料源。4.根据权利要求2或3所述的生物打印系统，其特征在于，所述可灭菌密封外壳还包括移动装置。5.根据权利要求4所述的生物打印系统，其特征在于，所述移动装置由机械臂构成。6.根据权利要求4所述的生物打印系统，其特征在于，所述移动装置由磁性目标支撑件(6)构成，所述磁性目标支撑件与位于所述密封外壳外部的定子线圈相互作用。7.根据权利要求4所述的生物打印系统，其特征在于，所述移动装置由电动平移压板构成。8.根据权利要求4所述的生物打印系统，其特征在于，所述移动装置由蜗杆或传送带系统构成。9.根据权利要求1所述的生物打印系统，其特征在于，所述激活装置(5)由与束整形光学器件、束偏转装置和聚焦光学器件相关联的激光源构成，所述接口由透明窗口构成。10.根据权利要求1所述的生物打印系统，其特征在于，所述激活装置(5)由能够与所述打印头相互作用的光源构成，所述接口由透明窗口构成。11.根据权利要求1所述的生物打印...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：波艾蒂斯公司，
类型：发明
国别省市：