一种多层骨-软骨复合组织培养装置及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多层骨

【技术实现步骤摘要】
一种多层骨
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软骨复合组织培养装置及制备方法
[0001]声明：本专利技术申请是申请日2022年7月8日、申请号202210804623.9、专利名称为“多层骨
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软骨复合组织培养装置、制备方法及培养方法”的中国专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及3D打印细胞培养和生物医疗器械领域，尤其涉及一种多层骨
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软骨复合组织培养装置及制备方法。

技术介绍

[0003]关节软骨在外伤或炎症因子刺激下一旦发生损伤，常常难以进行有效的自身修复，最终发展为骨关节炎。近年来，通过软骨组织工程方法修复关节软骨损伤已展现出良好的应用前景。通过应用复层支架构建骨
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软骨复合组织块修复骨
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软骨损伤已成为当前的研究热点和难点。尽管应用复层支架构建骨
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软骨复合组织块已经取得可喜的结果，但在该领域仍然存在诸多热点问题亟待解决。
[0004]种子细胞在支架材料上的接种和培养是体外构建骨
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软骨复合组织块的基础。然而，在通过常规构建方法接种种子细胞时，种子细胞在支架上的空间分布并不均匀，往往集中在支架的表层；而支架中心区域的细胞密度较低。虽然3D生物打印技术可以控制种子细胞在空间上的分布并且展现出良好的细胞存活率，但种子细胞在支架表层和中心区域的生长状况仍然存在差异。此外，常规构建模式是将接种细胞的支架直接浸泡在培养液中进行体外培养，支架中心区域的细胞往往难以得到充分的营养物质供给，进行物质交换困难，最终导致支架中心区域的细胞发生死亡。
[0005]传统复层支架的构建是一种“叠加”模式，在研究和应用过程中其缺点也逐渐突显。特别是在体外构建骨
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软骨复合组织块时，往往需要在复层支架的相应层次中接种不同类型的种子细胞，或对干细胞分别进行成软骨和成骨分化诱导。
[0006]应用复层支架构建骨
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软骨复合组织的另一个难点问题是再生骨与软骨组织的交界面整合程度低。如何提高交界面的整合程度是目前应用组织工程方法构建骨
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软骨复合组织所面临的重大挑战。关节软骨的天然结构可主要分为三个区域，分别为软骨层、软骨钙化层和骨层。不同区域的组织结构之间逐渐过渡，从而能够维持物理结构的连续性和生物力学的稳定性。相比之下，既往研究所报道的骨
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软骨组织工程支架均是在某一层次构建完成的基础上进行另一层次的简单添加，这就使得构建组织的不同层次之间存在明显的界限，物理结构的连续性较差。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种多层骨
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软骨复合组织培养装置及制备方法，解决了骨
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软骨复合组织构建中不同特性的细胞或组织进行共同培养的技术难题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下的技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术实施例提供一种多层骨
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软骨复合组织培养装置，所述装置包括
本体，所述本体中设有位于上部的软骨培养层和位于下部的骨培养层；所述软骨培养层包括第一纵向通孔层、第一横向通孔层、上层诱导液管道，所述第一横向通孔层和第一纵向通孔层上下布设；所述骨培养层包括第二纵向通孔层、第二横向通孔层、下层诱导液管道，所述第二横向通孔层和第二纵向通孔层上下布设；所述上层诱导液管道与第一横向通孔层的两端连通，下层诱导液管道与第二横向通孔层的两端连通。
[0010]作为优选例，所述软骨培养层中，第一横向通孔层和第一纵向通孔层交替布设；所述骨培养层中，第二横向通孔层和第二纵向通孔层交替布设。
[0011]作为优选例，所述第一横向通孔层包括平行布设的第一横向通孔；第一纵向通孔层包括平行布设的第一纵向通孔；第一横向通孔和第一纵向通孔垂直布设；所述第二横向通孔层包括平行布设的第二横向通孔；第二纵向通孔层包括平行布设的第二纵向通孔；第二横向通孔和第二纵向通孔垂直布设；第二横向通孔和第一横向通孔平行布设，第二纵向通孔和第一纵向通孔平行布设。
[0012]作为优选例，所述第二横向通孔、第二纵向通孔、第一横向通孔、第一纵向通孔的孔径均分别为200～500微米，轴线位于同一水平面上的相邻第一横向通孔的间距、轴线位于同一水平面上的相邻第一纵向通孔的间距、轴线位于同一水平面上的相邻第二横向通孔的间距、轴线位于同一水平面上的相邻第二纵向通孔的间距均分别为200～800微米；所述软骨培养层中，相邻第一纵向通孔层和第一横向通孔层的间距为500～2000微米；所述骨培养层中，相邻第二横向通孔层和第二纵向通孔层的间距为500～2000微米。
[0013]作为优选例，所述本体由生物相容性可降解多孔材料制成，孔隙率为60～95％，孔隙的孔径为0.1～100微米；在35～40℃温度范围内，降解周期为4～8周。
[0014]第二方面，本专利技术实施例提供一种多层骨
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软骨复合组织培养装置的制作方法，该方法包括:
[0015]步骤10)将NN
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2甲基吡咯烷酮溶解在聚碳酸酯中，配制成质量浓度为15～25％混合溶液；在混合溶液中加入可溶于水的矿物盐，制成浆料；
[0016]步骤20)将所述浆料加热至60～65℃；然后在光滑的平面上均匀平铺一层所述浆料，等待所述浆料冷却之后，形成一均匀的隔离层；
[0017]步骤30)在所述隔离层上利用3D打印设备按照预设的几何结构，将明胶打印生成互相平行排列的横向明胶条，利用所述浆料填补所述横向明胶条之间的孔隙；
[0018]旋转隔离层90度，利用3D打印设备按照预设的几何结构，将明胶打印生成互相平行排列的纵向明胶条，用所述浆料填补所述纵向明胶条之间的孔隙；
[0019]步骤40)重复步骤30)，直至按照预设的几何结构，完成培养装置的坯体制作；
[0020]步骤50)将所述坯体置于37～40℃的质量浓度为50～55％乙醇水溶液中，并保温，清除所述横向明胶条、纵向明胶条和所述矿物盐，取出干燥后，制得培养装置。
[0021]作为优选例，所述步骤10)中，所述的矿物盐的颗粒粒径不超过20μm，矿物盐在浆料中的体积比为5～20％；所述步骤20)中，隔离层的厚度为800～1200μm；横向明胶条的直径为200～500μm，横向明胶条的水平间距为200～800μm；纵向明胶条的直径为200～500μm，纵向明胶条的水平间距为200～800μm；所述步骤50)中，保温时间为6小时以上。
[0022]有益效果：与现有技术相比，本专利技术的多层骨
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软骨复合组织培养装置及制备方法，解决了骨
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软骨复合组织构建中不同特性的细胞或组织进行共同培养的技术难题。本申
请中，同时向第一横向通孔层、第二横向通孔层中注入不同的诱导液。诱导液通过渗透进入本体的上下两层结构中，从而实现不同特性的细胞或组织的共同培养。本实施例中，位于本体上部的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层骨
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软骨复合组织培养装置，其特征在于：所述装置包括本体，所述本体中设有位于上部的软骨培养层和位于下部的骨培养层；所述软骨培养层包括第一纵向通孔层(1)、第一横向通孔层(2)、上层诱导液管道(3)，所述第一横向通孔层(2)和第一纵向通孔层(1)上下布设；所述骨培养层包括第二纵向通孔层(6)、第二横向通孔层(7)、下层诱导液管道(4)，所述第二横向通孔层(7)和第二纵向通孔层(6)上下布设；所述上层诱导液管道(3)与第一横向通孔层(2)的两端连通，下层诱导液管道(4)与第二横向通孔层(7)的两端连通。2.根据权利要求1所述的多层骨
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软骨复合组织培养装置，其特征在于：所述软骨培养层中，第一横向通孔层(2)和第一纵向通孔层(1)交替布设；所述骨培养层中，第二横向通孔层(7)和第二纵向通孔层(6)交替布设。3.根据权利要求1所述的多层骨
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软骨复合组织培养装置，其特征在于：所述第一横向通孔层(2)包括平行布设的第一横向通孔；第一纵向通孔层(1)包括平行布设的第一纵向通孔；第一横向通孔和第一纵向通孔垂直布设；所述第二横向通孔层(7)包括平行布设的第二横向通孔；第二纵向通孔层(6)包括平行布设的第二纵向通孔；第二横向通孔和第二纵向通孔垂直布设；第二横向通孔和第一横向通孔平行布设，第二纵向通孔和第一纵向通孔平行布设。4.根据权利要求3所述的多层骨
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软骨复合组织培养装置，其特征在于：所述第二横向通孔、第二纵向通孔、第一横向通孔、第一纵向通孔的孔径均分别为200～500微米，轴线位于同一水平面上的相邻第一横向通孔的间距、轴线位于同一水平面上的相邻第一纵向通孔的间距、轴线位于同一水平面上的相邻第二横向通孔的间距、轴线位于同一水平面上的相邻第二纵向通孔的间距均分别为200～800微米；所述软骨培养层中，相邻第一纵向通孔层(1)和第一横向通孔层(2)的间距为500～2000微米；...

【专利技术属性】
技术研发人员：左强，陈鹏，刘久翔，周锦春，宋黄鹤，陈哲峰，沈凯，周皓，刘锋，
申请(专利权)人：江苏省人民医院南京医科大学第一附属医院，
类型：发明
国别省市：