一種基于3d打印成型的重建尿道假體的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于3D打印成型的重建尿道假體的方法；通過細胞誘導因子分化為類上皮細胞、類平滑肌細胞，然后轉化成細胞液滴，該細胞液滴有細胞和培養液水凝膠混合而成，制成可供醫用3D打印機使用的生物墨水；選擇膠原與藻酸鹽混合的水凝膠作為支架材料的支架墨水；通過電腦控制細胞或細胞聚集體，細胞與凝膠間的比例及噴嘴的噴射位置和力度，以電控升降平臺控制噴頭升降，3D打印機兩個噴頭逐層交替打印尿道切面。通過體外培養脂肪源性干細胞，誘導其分化成尿路上皮細胞和平滑肌細胞，然后轉化成細胞液滴，結合3D打印，在體外重建尿道，然后再將重建的尿道移植到患者身上去，解決了尿道重建的難題。
【專利說明】
一種基于3D打印成型的重建尿道假體的方法
技術領域
[0001]本發明涉及尿道假體的制備，尤其涉及一種基于3D打印成型的重建尿道假體的方法。
【背景技術】
[0002]尿道疾病病因、病情復雜，發病率高，相關的尿道重建手術難度大，風險高，且各醫院尿道重建的技術掌握尚不平衡。其中往往需要進行尿道修復或重建的尿道疾病有:尿道狹窄和先天性尿道畸形。尿道狹窄在全世界內有不同的患病率。我國尿道狹窄的主要病因是外傷導致的，如骨盆骨折、會陰部鈍性損傷;尿道狹窄的第二大病因是各種醫療操作所致尿道狹窄，如:留置導尿、開放性前列腺切除、經尿道手術、尿道下裂術后。傳統的手術多存在尿瘺、狹窄等并發癥，部分甚至需要行二期手術，這使得患者及家屬難以接受。近年來，組織工程的發展及干細胞的應用為尿道的修復與重建提供了新的思路和廣闊的前景。組織工程尿道重建包括支架材料的研制、種子細胞的培養和種植、工程化尿道組織的構建。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種基于3D打印成型的重建尿道假體的方法。通過體外培養脂肪源性干細胞，誘導其分化成尿路上皮細胞和平滑肌細胞，然后轉化成細胞液滴，結合3D打印技術，在體外重建尿道，然后再將重建的尿道移植到患者身上去，解決了尿道重建的難題。
[0004]本發明通過下述技術方案實現:
[0005]—種基于3D打印成型的重建尿道假體的方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1:脂肪源性干細胞提取，通過細胞誘導因子分化為類上皮細胞、類平滑肌細胞，然后轉化成細胞液滴，該細胞液滴有細胞和培養液水凝膠混合而成，制成可供醫用3D打印機2使用的生物墨水3;
[0007]步驟2:選擇膠原與藻酸鹽混合的水凝膠作為支架材料的支架墨水4，將支架墨水4與生物墨水3分別裝入雙噴頭3D打印機各自材料儲罐內；
[0008]步驟3:通過電腦I控制細胞或細胞聚集體，細胞與凝膠間的比例及噴嘴的噴射位置和力度，以電控升降平臺控制噴頭升降，3D打印機的其中一個噴頭先打印一層支架，另一噴頭在支架上打印生物墨水，逐層交替打印尿道切面，直至打印出重建的孔道結構的尿道假體。
[0009]所述尿道的數據采用3D掃描儀得到。
[0010]所述3D打印機采用靜電驅動的雙噴頭3D生物噴墨打印機。
[0011]本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果:
[0012](I)本發明將脂肪源性干細胞的提取出來，通過誘導因子分化為類上皮細胞、類平滑肌細胞，然后轉化成細胞液滴，制成可供醫用3D打印機使用的生物墨水;這種生物墨水可以更有效轉化成尿道組織細胞，在打印后生成尿道組織。
[0013](2)本發明選取膠原與藻酸鹽混合的水凝膠，作為適合細胞種植培養支架及適合3D打印孔道結構的材料;這種支架墨水用于支撐和培養上述細胞轉化成尿道組織細胞及其生成的尿道組織。
[0014](3)本發明利用采用靜電驅動的雙噴頭3D打印技術，同時打印類上皮細胞、類平滑肌細胞的液滴墨水及支架材料，逐層重建打印出具有上皮細胞、平滑肌細胞等分層的尿道結構;本發明的尺寸數據通過3D掃描儀得到，通過3D打印機打印出特定的尿道組織，技術手段簡便易行。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明3D打印機，即雙噴頭3D生物噴墨打印機結構示意圖。
[0016]圖2為本發明基于3D打印成型的重建尿道假體制備流程圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。
[0018]實施例
[0019]如圖1、圖2所示。本發明公開了一種基于3D打印成型的重建尿道假體的方法，包括如下步驟:
[0020]步驟1:脂肪源性干細胞提取，通過細胞誘導因子分化為類上皮細胞、類平滑肌細胞，然后轉化成細胞液滴，該細胞液滴有細胞和培養液水凝膠混合而成，制成可供醫用3D打印機2使用的生物墨水3;
[0021 ]步驟2:選擇膠原與藻酸鹽混合的水凝膠作為支架材料的支架墨水4，將支架墨水4與生物墨水3分別裝入雙噴頭3D打印機各自材料儲罐內；
[0022]步驟3:電腦I通過得到的尿道尺度數據，通過電腦I控制細胞或細胞聚集體，細胞與凝膠間的比例及噴嘴的噴射位置和力度，以電控升降平臺控制噴頭升降，3D打印機的其中一個噴頭先打印一層支架，另一噴頭在支架上打印生物墨水，逐層交替打印尿道切面，直至打印出重建的孔道結構的尿道假體。
[0023]所述支架墨水4為膠原與藻酸鹽按照1:1的比例混合的水凝膠。
[0024]所述尿道的數據采用3D掃描儀得到。
[0025]所述3D打印機采用靜電驅動的雙噴頭3D生物噴墨打印機。
[0026]如上所述，便可較好地實現本發明。
[0027]本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于3D打印成型的重建尿道假體的方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1:脂肪源性干細胞提取，通過細胞誘導因子分化為類上皮細胞、類平滑肌細胞，然后轉化成細胞液滴，該細胞液滴有細胞和培養液水凝膠混合而成，制成可供醫用3D打印機使用的生物墨水； 步驟2:選擇膠原與藻酸鹽混合的水凝膠作為支架材料的支架墨水，將支架墨水與生物墨水分別裝入雙噴頭3D打印機各自材料儲罐內； 步驟3:通過電腦I控制細胞或細胞聚集體，細胞與凝膠間的比例及噴嘴的噴射位置和力度，以電控升降平臺控制噴頭升降，3D打印機的其中一個噴頭先打印一層支架，另一噴頭在支架上打印生物墨水，逐層交替打印尿道切面，直至打印出重建的孔道結構的尿道假體。2.根據權利要求1所述基于3D打印成型的重建尿道假體的方法，其特征在于:步驟2所述膠原與藻酸鹽按照1:1的比例混合。3.根據權利要求1或2或3所述基于3D打印成型的重建尿道假體的方法，其特征在于:所述尿道的數據采用3D掃描儀得到。4.根據權利要求3所述基于3D打印成型的重建尿道假體的方法，其特征在于:所述3D打印機采用靜電驅動的雙噴頭3D生物噴墨打印機。
【文檔編號】C12N5/071GK106085949SQ201610461080
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】文尚勝, 史晨陽
【申請人】華南理工大學