CN104667344A - 用于产生组织工程支架的3d打印技术 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于打印三维组织支架的方法。一个实施例可包括使用打印机将支架纤维的第一层打印至基本凝胶基材上；和在经打印的第一层上设置第一凝胶层。另一实施例可包括使用打印机将第一和第二牺牲纤维打印至基本凝胶基材上；在所述第一和第二牺牲纤维之间打印第一支架纤维，以形成经打印的第一层；和在所述经打印的第一层上设置第一凝胶层。

Description

用于产生组织工程支架的3D打印技术
技术领域
本教导涉及组织工程支架的领域，更特别地涉及用于打印组织支架的方法。
背景技术
支架为组织工程中的关键部件。功能组织或器官再生的成功依赖于用以引导三维生长的合适的支架的开发。自然界中的正常细胞增殖为固有依赖于时空组织的精确受控的一系列事件。二维(即在玻璃或聚苯乙烯基材上)培养细胞忽视了已知对于准确复制细胞和组织生理学而言重要的许多参数。这种二维生长并非自然组织中存在的细胞外基质的准确表示。已知许多复杂的生物响应(如受体表达、转录表达和细胞迁移)在二维生长条件下相对于自然条件下显著不同。
目前的技术寻求产生类似于自然界中存在的那些支架结构的支架结构。支架为具有适当的形状、尺寸、构造和物理性质以提供用于细胞附着和随后的组织发育的结构支撑的三维(3D)结构。结构性质(如宏观形状(构造)、孔隙尺寸、孔隙率、孔隙互联性、表面积、表面化学和机械性质)为在设计用于组织工程(特别是在大的复杂组织的再生中)的支架中的关键考虑。通常，可行的支架必须具有用于靶标特异性的组织发育的高孔隙率、适当的刚度、高程度的可再生精确度和适当的孔隙尺寸。支架通常使用可生物降解的聚合物和水凝胶产生，并通常在组织围绕其生长时随时间而降解。当组织开始构造其自身的细胞外基质以支撑其结构和功能时，支架降解以避免抑制进一步的组织生长。
已开发各种制造技术来产生合适的支架，包括熔体成型、纤维粘合、旋转浇铸、溶剂浇铸和颗粒沥滤。尽管由这些常规技术制得的支架可解决单独的问题(例如构造、孔隙尺寸或孔隙率)，但仍然需要以如下方式构建支架：所述方式可解决多个结构问题，并可满足细胞生长所需的结构、机械和营养要求。
发明内容
如下显示了简化概要，以便提供对本教导的一个或多个实施例的一些方面的基本理解。所述概要并非广泛的概述，不旨在确定本教导的关键或决定性要素，也不旨在描述本公开的范围。相反，其主要目的仅在于以简化形式显示一个或多个概念以作为之后给出的详细说明的前序。
在一个实施例中，一种用于打印三维组织支架的方法包括使用打印机将支架纤维的第一层打印至基本凝胶基材；和在经打印的第一层上设置第一凝胶层。
在另一实施例中，一种用于打印三维组织支架的方法可包括使用打印机将第一和第二牺牲纤维打印至基本凝胶层上；在所述第一和第二牺牲纤维之间打印第一支架纤维，以形成经打印的第一层；和在所述经打印的第一层上设置第一凝胶层。
附图说明
引入并构成本说明书的一部分的附图示出了本教导的实施例，并与描述一起用于解释本公开的原理。在附图中：
图1为用于打印三维组织支架的本教导的第一实施例的横截面。
图2A为用于打印三维组织支架的本教导的第一实施例的另一横截面。
图2B为用于打印三维组织支架的本教导的第一实施例的另一横截面。
图3为用于打印三维组织支架的本教导的第二实施例的横截面。
应注意，附图的一些细节已被简化，并绘制为促进对本教导的理解而不是保持严格的结构准确度、细节和比例。
具体实施方式
现在将详细参照本教导的示例性实施例，其实例在附图中进行说明。只要有可能，将在整个附图中使用相同的附图标记以表示相同或类似的部分。
除非另外指出，如本文所用，“打印机”涵盖进行材料在基材上的沉积的任意设备。尽管本教导在本文参照打印熔融聚合物(特别是熔融可生物降解的聚合物)的打印机进行描述，但应了解，能够形成组织支架并能够从打印机分配的任意材料可有利地引入本教导的实施例。另外，为了本发明的目的，词语“油墨”用于指由打印机分配的任意材料，并可包括落入本教导范围内的任意化合物或混合物。此外，除非另外指出，否则“熔融”材料包括非固体形式(例如液体或半粘性)的材料。
本教导的一个实施例包括使用打印机将支架纤维的第一层打印至基本凝胶基材上，和在经打印的第一层上设置第一凝胶层以形成组织支架。所述构建组织支架的方式产生交替的经打印的支架纤维层和凝胶层，其中凝胶层用作下一经打印的支架纤维层的柔软支撑，由此产生层状支架。
本教导的另一实施例包括使用打印机将第一和第二牺牲纤维打印至基本凝胶基材上；在所述第一和第二牺牲纤维之间打印第一支架纤维，以形成经打印的第一层；和在所述经打印的第一层上设置第一凝胶层。所述构建组织支架的方式用牺牲纤维产生“安全壁(containment wall)”以减小经打印的第一层中的支架纤维的宽度，并有助于增加组织支架的总体孔隙率。
本教导的实施例可包括方法和可在本教导的实施例过程中形成的过程内结构，例如图1-3所示和所附文字所述。
图1显示了基本凝胶基材120和经打印的第一层135。基本凝胶基材120包括设置于多孔基材100上的基本凝胶层110。多孔基材100可为能够支持营养物和废物传输的任何无菌材料，如无菌滤纸。基本凝胶层110可包括水凝胶、天然来源的可降解聚合物、合成可降解聚合物、或它们的组合。基本凝胶层110还可包括细胞外基质蛋白质。
合成可降解聚合物的例子包括但不限于聚(羟基乙酸)(PGA)、聚(乳酸)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚氯酯、聚(原酸酯)(POE)、聚(酸酐)、聚乙烯醇(PVA)、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、它们的共聚物、以及它们的组合。天然来源的可降解聚合物包括但不限于胶原、壳聚糖、纤维蛋白、粘多糖、丝心蛋白、琼脂糖、海藻酸盐、淀粉、以及它们的组合。水凝胶的非限制性的例子包括聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)、琼脂糖、海藻酸盐、壳聚糖、胶原、纤维蛋白、明胶、透明质酸(HA)、或它们的混合物。
在一个具体实施例中，基本凝胶层包括(加利福尼亚州卡尔斯巴德的生命技术公司(Life Technologies Corp.，Carlsbad，CA))或(马萨诸塞州比勒利卡的BD生物科学公司(BD Biosciences，Billerica，MA))。在另一具体实施例中，凝胶层可包含聚(乳酸)和/或其共聚物。
使用打印机140将支架纤维130的第一层沉积至基本凝胶基材120上，以形成经打印的第一层135，如图1所示。对于本领域普通技术人员明显的是，图中所示的结构(如打印机140、打印机喷嘴150等)表示示意性说明，并且可添加其他结构或元件或者可去除或修改现有的结构或元件。支架纤维130可为适用于构建组织支架的任何可生物降解的聚合物，包括天然来源的可降解聚合物或合成可降解聚合物。优选地，支架纤维130不同于基本凝胶层110。合成可降解聚合物的例子包括但不限于聚(羟基乙酸)(PGA)、聚(乳酸)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚氯酯、聚(原酸酯)(POE)、聚(酸酐)、聚乙烯醇(PVA)、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、它们的共聚物、以及它们的组合。示例性的天然来源的可降解聚合物包括但不限于胶原、壳聚糖、纤维蛋白、粘多糖、丝心蛋白、琼脂糖、海藻酸盐、淀粉、以及它们的组合。在一个实施例中，支架纤维为酪氨酸衍生的聚碳酸酯。
在打印过程中，可生物降解的聚合物的溶液的液滴160可从打印机喷嘴150喷射至基本凝胶基材120上，以形成由支架纤维130制得的经打印的第一层135。基本凝胶基材120可位于可移动台板90上。打印机140可为例如按需滴墨(DOD)喷墨打印机。可使用换能器(如本领域已知的使隔膜偏斜的压电元件)，使油墨(例如溶液中的熔融可生物降解的聚合物)作为通过喷嘴150的多个液滴160喷射。在DOD打印机的情况下，例如，液滴160可作为单独的液滴从多个喷嘴150同时喷射；然而，液滴160聚结在一起而产生连续的支架纤维130，以形成经打印的第一层135。在一个实施例中，液滴160可以以约20kHz至约43kHz的发射频率从打印机喷嘴150喷射。
在打印过程中，产生支架纤维所需的喷射过程为喷射频率和绒毛高度积聚的组合。可生物降解的聚合物的喷射的熔融液滴160可具有约6至约20cP的粘度，约20至约40达因/cm的表面张力，和/或约14至约25皮升的尺寸。液滴160的热质量允许液滴落在凝胶层上，并局部熔融凝胶层，使得局部熔融将液滴搁置，由此降低或防止聚合物飞溅。当液滴到达凝胶界面(即每50μsec或20kHz)时，每个新的液滴融合至前一液滴并聚结。这允许液滴160的连续沉积以形成支架纤维130。
支架纤维130直径随着打印头下方的台板移动的速率而变化。例如，70mm/sec(即在0.5ms内35um)的台板速度允许液滴160的表面能聚结在一起而形成支架纤维130。进一步举例而言，以单个x、y坐标喷射的10个14皮升的液滴可形成60μm的纤维直径。台板速度应该连续，以允许形成连续纤维，并应该足够快，从而对抗形成聚合物的聚结球而产生纤维。
打印机140可为除了DOD喷墨打印机之外的打印机，如挤出打印机、固体油墨打印机、或使用其他油墨打印技术的打印机。在一个实施例中，打印机可包括含有材料供给145的贮存器147和(在该实施例中)多个喷嘴150，材料145在压力下通过所述多个喷嘴150打印或挤出。在挤出打印机的情况下，例如，液滴160表示挤出的材料145，所述挤出的材料145用以产生连续聚合物纤维而形成经打印的第一层135。在一个方面，挤出的材料145为熔融可生物降解的聚合物。
另外，影响正在产生的纤维直径的台板移动的速度可进一步取决于所需的直径而变化。台板速率越慢，绒毛高度积聚越高，因此纤维直径越宽。本领域普通技术人员可控制发射频率和台板移动的速度，以控制支架纤维中的连续程度，这影响拉伸强度。纤维越连续，拉伸强度越高。
在打印支架纤维的第一层之后，第一凝胶层210可设置于经打印的第一层135上，如图2A所示。随后，可使用打印机在第一凝胶层210上打印支架纤维的第二层，以形成经打印的第二层220。之后，第二凝胶层230可设置于经打印的第二层220上。该过程可逐层重复，直至获得所需构造。在一方面，经打印的第二层220可相对于经打印的第一层135平行、垂直或交叉取向。即，经打印的第二层22可在经打印的第一层135上平行、垂直、对角或横向设置，以逐层产生格子结构。
任选地，在设置下一层之前，可加热经打印的层，从而以受控的方式使支架纤维沉入下方的凝胶层中。例如，在一方面，可加热经打印的第一层135，从而使基本凝胶层120在支架纤维下方局部熔融，这允许在设置第一凝胶层210之前，经打印的第一层135完全或部分沉入基本凝胶层120中。同样地，可加热经打印的第二层220，从而使第一凝胶层210在支架纤维下方局部熔融，这允许在设置第二凝胶层230之前，经打印的第二层220完全或部分沉入第一凝胶层210中。在一个实施例中，可使用激光来选择性加热经打印的层。例如，可使用激光以通过如下方式增加总体支架强度，以及增加聚合物束强度：将激光施加至打印层中的两个支架纤维束之间的交叉点(例如两个束彼此交叉的地方)，并在交叉点处将一个支架纤维束局部熔融和熔化至另一个束。再熔融允许聚合物束重新排列。
或者，可加热经打印的层，以使支架纤维沉入单个基本凝胶层，所述单个基本凝胶层足够厚，以涵盖最终支架的所需高度。在打印下一支架纤维层之前，将每个经打印的层加热并沉入基本凝胶层中。这种示例性层状支架的构造示于图2B中。在a)中，将经打印的第一层135设置于基本凝胶层120上。在b)中，选择性地加热经打印的第一层135以在支架纤维下方局部熔融，从而使经打印的第一层135完全或部分沉入基本凝胶层120中。在c)中，将经打印的第二层220设置于经打印的第一层上。在d)中，选择性地加热经打印的第二层220以在支架纤维下方局部熔融，从而使经打印的第二层220完全或部分沉入基本凝胶层120中。该过程可逐层重复，直至获得所需构造。在所需时间时，水溶性基本凝胶层可以以本领域已知的适于其组成的方式溶解，从而产生最终支架，其中经打印的层结合在一起而形成所需构造。
本教导的另一实施例示于图3的横截面中。如图3所示，将第一牺牲纤维310和第二牺牲纤维320打印至基本凝胶层300上。然后在第一和第二牺牲纤维310、320之间打印第一支架纤维330，以形成经打印的第一层。随后，将第一凝胶层340设置于经打印的第一层上。之后，可将第三和第四牺牲纤维350、360打印至第一凝胶层340上，在第三和第四牺牲纤维350、360之间打印第二支架纤维370，以形成经打印的第二层。随后，将第二凝胶层380设置于经打印的第二层上。该过程可逐层重复，直至获得所需构造。在所需时间时，牺牲纤维以本领域已知的适于其组成的方式溶解。
通过使用牺牲纤维产生“安全壁”，可产生更薄的支架纤维。“安全壁”以受限几何形状限制支架纤维，以防止重力改变聚合物的纵横比。此外，凝胶层协助支撑经打印的支架纤维，并改进最终支架的总体孔隙率。
在一个实施例中，牺牲纤维中的每一个具有约20μm至约90μm的宽度，例如约70μm至约90μm的宽度。在一方面，牺牲纤维之间的间距为约10μm至约50，例如约30μm至约50μm。
牺牲纤维可为水凝胶或合成可降解聚合物。合成可降解聚合物的例子包括但不限于聚(羟基乙酸)(PGA)、聚(乳酸)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚氯酯、聚(原酸酯)(POE)、聚(酸酐)、它们的共聚物、以及它们的组合。水凝胶的非限制性的例子包括聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)、琼脂糖、海藻酸盐、壳聚糖、胶原、纤维蛋白、明胶、透明质酸(HA)、或它们的混合物。优选地，牺牲纤维与支架纤维不相同。在一个具体实施例中，牺牲纤维为水凝胶或聚(乳酸)和/或其共聚物。
支架纤维可为适用于构建组织支架的任何可生物降解的聚合物，包括天然来源的可降解聚合物或合成可降解聚合物。合成可降解聚合物的例子包括但不限于聚(羟基乙酸)(PGA)、聚(乳酸)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚氯酯、聚(原酸酯)(POE)、聚(酸酐)、聚乙烯醇(PVA)、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、它们的共聚物、以及它们的组合。天然来源的可降解聚合物包括但不限于胶原、壳聚糖、纤维蛋白、粘多糖、丝心蛋白、琼脂糖、海藻酸盐、淀粉、以及它们的组合。在一个实施例中，支架纤维为酪氨酸衍生的聚碳酸酯。
凝胶层可包括水凝胶、天然来源的可降解聚合物、合成可降解聚合物、或它们的组合。凝胶层还可包括细胞外基质蛋白质。合成可降解聚合物的例子包括但不限于聚(羟基乙酸)(PGA)、聚(乳酸)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚氯酯、聚(原酸酯)(POE)、聚(酸酐)、它们的共聚物、以及它们的组合。天然来源的可降解聚合物包括但不限于胶原、壳聚糖、纤维蛋白、粘多糖、丝心蛋白、琼脂糖、海藻酸盐、淀粉、以及它们的组合。水凝胶的非限制性的例子包括聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)、琼脂糖、海藻酸盐、壳聚糖、胶原、纤维蛋白、明胶、透明质酸(HA)、或它们的混合物。
在一个具体实施例中，凝胶层包括(加利福尼亚州卡尔斯巴德的生命技术公司(Life Technologies Corp.，Carlsbad，CA))或(马萨诸塞州比勒利卡的BD生物科学公司(BD Biosciences，Billerica，MA))。在另一具体实施例中，凝胶层包含聚(乳酸)和/或其共聚物。

Claims (9)

1.一种用于打印三维组织支架的方法，所述方法包括：
使用打印机将支架纤维的第一层打印至基本凝胶基材上；和在经打印的第一层上设置第一凝胶层。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包括使用打印机在所述第一凝胶层上打印支架纤维的第二层；和在经打印的第二层上设置第二凝胶层。
3.根据权利要求1所述的方法，其还包括从至少一个打印机喷嘴喷射可生物降解的聚合物的溶液的多个液滴，以在所述经打印的第一层的打印过程中形成至少一个支架纤维，
其中所述多个液滴具有约6至约20cP的粘度；
其中所述多个液滴具有约20至约40达因/cm的表面张力；
其中所述多个液滴具有约14至约25皮升的尺寸；
其中所述多个液滴以约20kHz至约43kHz的发射频率喷射；
其中所述支架纤维包含可生物降解的聚合物的连续液滴。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在打印所述经打印的第二层之前，加热所述经打印的第一层以局部熔融所述第一凝胶层。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述基本凝胶基材包括设置于多孔基材上的凝胶层。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一凝胶层包含水凝胶、天然来源的可降解聚合物、合成可降解聚合物、或它们的组合。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述合成可降解聚合物选自聚(羟基乙酸)(PGA)、聚(乳酸)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚氨酯、聚(原酸酯)(POE)、聚(酸酐)、聚乙烯醇(PVA)、酪氨酸衍生的聚碳酸酯、它们的共聚物、以及它们的组合。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述水凝胶包括MatrigelTM、GeltrexTM、聚(环氧乙烷)(PEO)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)、琼脂糖、海藻酸盐、壳聚糖、胶原、纤维蛋白、明胶、透明质酸(HA)、或它们的混合物。
9.根据权利要求1所述的方法，其还包括溶解所述凝胶层。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105754857A (zh) * 2016-04-20 2016-07-13 清华大学深圳研究生院 三维毛细血管网络生物芯片的制造方法
WO2017080117A1 (zh) * 2015-11-13 2017-05-18 广州洁特生物过滤股份有限公司 三维细胞培养支架及其制备方法
TWI593547B (zh) * 2015-11-13 2017-08-01 財團法人工業技術研究院 三維組織列印裝置、三維組織列印方法及人工皮膚
CN107920551A (zh) * 2015-08-21 2018-04-17 卡耶斯·法新有限公司 用于制备糖食的包括凝胶的套筒
CN109311224A (zh) * 2016-06-08 2019-02-05 富士胶片株式会社 明胶成型体的制造方法及明胶成型体
CN109483868A (zh) * 2018-10-29 2019-03-19 四川大学 一种基于三维喷墨打印技术的多孔支架及其制备方法
WO2019137327A1 (zh) * 2018-01-09 2019-07-18 厦门大学 液液印刷方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016140906A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-09 Graphene 3D Lab Inc. Thermoplastic composites comprising water-soluble peo graft polymers useful for 3-dimensional additive manufacturing
CN105012060B (zh) * 2015-07-08 2017-03-15 上海大学 制备三维多尺度血管化支架的方法
EP3408073B1 (en) * 2016-01-28 2021-01-27 3D Systems, Inc. Methods and apparatus for 3d printed hydrogel materials
JP6675247B2 (ja) * 2016-03-28 2020-04-01 株式会社シード フィブロイン−ヒアルロン酸ハイドロゲル複合体
DE102016122715B4 (de) * 2016-11-24 2019-07-25 Surgiceye Gmbh Scaffold-Brachytherapy mit integrierter Visualisierung
EP3630487B1 (en) 2017-05-29 2021-09-08 Stratasys Ltd. Method and system for additive manufacturing of peelable sacrificial structure
US11602581B2 (en) 2017-09-27 2023-03-14 Industry-University Cooperation Foundation Hanyang University Cell-encapsulated hydrogel block preparation for 3D bioprinting-based tissue engineering and macrostructure assembly technology thereof
EP3732015B1 (en) * 2017-12-28 2023-11-08 Stratasys Ltd. Method and system for additive manufacturing of peelable sacrificial structure
WO2020065653A1 (en) 2018-09-27 2020-04-02 Stratasys Ltd. Method and system for additive manufacturing with a sacrificial structure for easy removal
US11692068B2 (en) 2019-03-26 2023-07-04 Xerox Corporation Functionalized silicone materials for three-dimensional printing
CN110978501A (zh) * 2019-12-27 2020-04-10 珠海天威飞马打印耗材有限公司 一种常温三维打印方法和三维打印装置
EP4271567A1 (en) * 2020-12-29 2023-11-08 Kornit Digital Ltd. Printing 3d-objects by inkjet
CN113733551B (zh) * 2021-09-14 2022-08-09 上海大学 一种组织工程支架的制备方法及其组织工程支架
CN115519788B (zh) * 2022-09-06 2024-03-15 深圳先进技术研究院 组织工程支架的打印方法、打印系统、终端及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050276791A1 (en) * 2004-02-20 2005-12-15 The Ohio State University Multi-layer polymer scaffolds
WO2006096791A2 (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Georgia Tech Research Corporation Nanofilament scaffold for tissue regeneration
WO2009102484A2 (en) * 2008-02-14 2009-08-20 Wake Forest University Health Sciences Inkjet printing of tissues and cells
US20120089238A1 (en) * 2010-10-06 2012-04-12 Hyun-Wook Kang Integrated organ and tissue printing methods, system and apparatus
CN102781486A (zh) * 2010-03-19 2012-11-14 浦项工科大学校产学协力团 三维人造支架及其制造方法
CN102886070A (zh) * 2012-09-14 2013-01-23 上海大学 海藻酸钠-壳聚糖皮肤组织工程支架材料及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5518680A (en) * 1993-10-18 1996-05-21 Massachusetts Institute Of Technology Tissue regeneration matrices by solid free form fabrication techniques
US5997795A (en) * 1997-05-29 1999-12-07 Rutgers, The State University Processes for forming photonic bandgap structures
US6730252B1 (en) * 2000-09-20 2004-05-04 Swee Hin Teoh Methods for fabricating a filament for use in tissue engineering
CA2545941A1 (en) * 2003-11-14 2005-06-23 Drexel University Method and apparatus for computer-aided tissue engineering for modeling, design and freeform fabrication of tissue scaffolds, constructs, and devices
US7780897B2 (en) * 2005-04-22 2010-08-24 Board Of Regents, The University Of Texas System Hydrogel constructs using stereolithography
JP4974144B2 (ja) * 2006-11-20 2012-07-11 国立大学法人 東京医科歯科大学 ゲルの製造方法及びそのための装置
JP4972725B2 (ja) * 2007-02-14 2012-07-11 国立大学法人京都大学 高分子材料の直接造形法および直接造形装置
WO2008122044A2 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Georgia Tech Research Corporation Implantable device for communicating with biological tissue
WO2010030964A2 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 The Brigham And Women's Hospital, Inc. 3-dimensional multi-layered hydrogels and methods of making the same
WO2010096795A1 (en) * 2009-02-23 2010-08-26 Clemson University Fabrication of nanofiber reinforced structures for tissue engineering
JP5434392B2 (ja) * 2009-09-02 2014-03-05 ソニー株式会社 ３次元造形装置及び造形物の生成方法
WO2011111114A1 (ja) 2010-03-12 2011-09-15 三菱電機株式会社 冷凍空調装置
GB2498474A (en) 2010-10-12 2013-07-17 Abb Inc Intelligent interface for a distributed control system
JP2013035251A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Sony Corp 立体造形物、立体造形物の製造方法、及び、立体造形物を製造するための液状組成物
SG11201407490QA (en) * 2012-05-15 2014-12-30 Technion Res & Dev Foundation Fiber-reinforced hydrogel composites and methods of forming fiber-reinforced hydrogel composites
EP3690028A1 (en) 2012-09-04 2020-08-05 Anthrogenesis Corporation Methods of tissue generation
CN103919629B (zh) 2014-04-18 2016-09-28 清华大学 一种韧性组织结构及其3d打印成形设备和方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050276791A1 (en) * 2004-02-20 2005-12-15 The Ohio State University Multi-layer polymer scaffolds
WO2006096791A2 (en) * 2005-03-07 2006-09-14 Georgia Tech Research Corporation Nanofilament scaffold for tissue regeneration
WO2009102484A2 (en) * 2008-02-14 2009-08-20 Wake Forest University Health Sciences Inkjet printing of tissues and cells
CN102781486A (zh) * 2010-03-19 2012-11-14 浦项工科大学校产学协力团 三维人造支架及其制造方法
US20120089238A1 (en) * 2010-10-06 2012-04-12 Hyun-Wook Kang Integrated organ and tissue printing methods, system and apparatus
CN102886070A (zh) * 2012-09-14 2013-01-23 上海大学 海藻酸钠-壳聚糖皮肤组织工程支架材料及其制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107920551A (zh) * 2015-08-21 2018-04-17 卡耶斯·法新有限公司 用于制备糖食的包括凝胶的套筒
CN107920551B (zh) * 2015-08-21 2021-08-03 卡耶斯·法新有限公司 用于制备糖食的包括凝胶的套筒
WO2017080117A1 (zh) * 2015-11-13 2017-05-18 广州洁特生物过滤股份有限公司 三维细胞培养支架及其制备方法
TWI593547B (zh) * 2015-11-13 2017-08-01 財團法人工業技術研究院 三維組織列印裝置、三維組織列印方法及人工皮膚
US10888416B2 (en) 2015-11-13 2021-01-12 Industrial Technology Research Institute Three dimensional tissue printing device, three dimensional tissue printing method and artificial skin
US11168294B2 (en) 2015-11-13 2021-11-09 Guangzhou Jet Bio-Filtration Co., Ltd. Three-dimensional cell culture scaffold and preparation method thereof
CN105754857A (zh) * 2016-04-20 2016-07-13 清华大学深圳研究生院 三维毛细血管网络生物芯片的制造方法
CN109311224A (zh) * 2016-06-08 2019-02-05 富士胶片株式会社 明胶成型体的制造方法及明胶成型体
WO2019137327A1 (zh) * 2018-01-09 2019-07-18 厦门大学 液液印刷方法
CN109483868A (zh) * 2018-10-29 2019-03-19 四川大学 一种基于三维喷墨打印技术的多孔支架及其制备方法
CN109483868B (zh) * 2018-10-29 2022-03-01 四川大学 一种基于三维喷墨打印技术的多孔支架及其制备方法

Also Published As

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CN104667344B (zh) 2020-04-14
JP6320276B2 (ja) 2018-05-09
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US9604407B2 (en) 2017-03-28

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