CN104744629A - 三维支架的制备装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的题目为一种三维支架的制备装置及其制备方法，三维支架的制备装置包括气泡产生器、气泡混合信道、凝结溶液信道以及气泡收集器。气泡产生器包括气体流道、胶体溶液流道以及隔离体。胶体溶液流道环绕气体流道。隔离体设置于气体流道与胶体流道之间。气泡混合通道与气泡产生器的第一出口连接。凝结溶液信道与气泡混合信道连接。气泡收集器与气泡混合通道的第二出口连接。本发明能以简易的方式及设备达到制备三维支架的目的，简化制备支架的繁复操作与制备时间。

Description

三维支架的制备装置及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种三维支架的制备装置及其制备方法，特别涉及一种用于组织工程或细胞培养的三维支架的制备装置及其制备方法。

背景技术

细胞培养和组织工程是再生医学中的关键技术，其是通过人为方式大量增殖，以提供足够的细胞进行实验分析，再仿真并提供组织细胞生长发育所需的条件，使经由培养所得的细胞能生长分化成具有专一性质的细胞或组织。

虽然运用再生医学不仅可解决病患等待器官捐赠的不确定性，更可消除器官移植后免疫系统可能发生排斥的潜在疑虑。然而，其发展却受限于少数技术，例如细胞培养及立体支架。

细胞培养技术中，为使经由培养所得的细胞最终能生长成为符合理想功能及型态的组织或器官，支架(scaffold)的运用扮演了极为重要的角色。支架的功能是提供一个适宜细胞生长的立体框架结构，也就是一般所称的三维支架，其具有大量的孔洞供应细胞附着或接种，再由此导引细胞朝依规划的三维方向进行生长分化，产生拟似的再生组织或器官。

已知的支架制备技术主要利用将球体堆栈后，灌入胶体，等到胶体凝固后再将球体取出，留下与原本球体大小相同的孔洞，以供应细胞附着或接种。然而，已知的支架制备技术在拿取球体时过程，容易损坏球体周围的支架。再者，拿取球体的制备步骤繁复，且制作成本相当高，所需要耗费的制备时间也相当久。

因此，如何提供一种三维支架的制备方法及制备装置，能以简易的方式及设备，即可达到制备三维支架的目的，以简化制备支架的繁复操作与制备时间是为当前重要的课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种三维支架之制备方法及制备装置，能以简易的方式及设备，即可达到制备三维支架之目的，以简化制备支架的繁复操作与制备时间。

为达上述目的，依据本发明的一种三维支架的制备装置，包括气泡产生器、气泡混合信道、凝结溶液信道以及气泡收集器。气泡产生器包括气体流道、胶体溶液流道及隔离体。胶体溶液流道环绕气体流道。隔离体设置于气体流道与胶体流道之间。气泡混合通道与气泡产生器的第一出口连接。凝结溶液信道与气泡混合信道连接。气泡收集器与气泡混合通道的第二出口连接。

在本发明一个实施例中，凝结溶液信道设置于气泡混合信道靠近气泡产生器的一侧，并与第一出口具有一距离。

在本发明一个实施例中，气泡混合通道具有至少一弯折部。

在本发明一个实施例中，弯折部设置于气泡混合信道与凝结溶液信道的连接处与第二出口之间。

在本发明一个实施例中，气体流道与胶体溶液流道的一交界处邻近第一出口。

在本发明一个实施例中，气泡混合通道的孔径介于10μm至1mm之间。

在本发明一个实施例中，气泡收集器具有一下板，下板具有多个凹槽，以容置该些气泡。

在本发明一个实施例中，气泡收集器具有一上板，上板与下板紧密连结且覆盖该些凹槽。

为达上述目的，依据本发明之一种三维支架之制备方法，包括下列步骤：将一胶体溶液及一气流经由一气泡产生器，形成多个气泡；将该些气泡通入一气泡混合通道；加入一凝结溶液于气泡混合通道，以进行一凝胶反应；以及打通至少部分该些气泡，以形成一三维支架。

在本发明一个实施例中，胶体溶液包括第一材料和第二材料，第一材料与第二材料混合形成胶体溶液。

在本发明一个实施例中，第一材料与第二材料的其中之一包括单体分子，第一材料与第二材料的另外之一包括架桥分子。

在本发明一个实施例中，凝结溶液包括起始剂。

在本发明一个实施例中，凝结溶液还包括催化剂。

在本发明一个实施例中，其中进行凝胶反应的步骤包括在50℃～70℃的环境中进行凝胶反应。

在本发明一个实施例中，其中打通至少部分所述气泡的步骤在低压环境下将这些气泡浸置于液体，以抽气移除该些气泡内的气体。

在本发明一个实施例中，其中制备方法还包括：将这些三维支架浸置于蛋白质溶液中。

在本发明一个实施例中，蛋白质溶液包括纤维连接蛋白。

在本发明一个实施例中，其中制备方法还包括：将这些三维支架浸置于交联试剂中。

在本发明一个实施例中，其中制备方法还包括：以磷酸缓冲溶液、清水、等张溶液或等张培养液进行淋洗。

在本发明一个实施例中，气泡产生器包括气体流道、胶体溶液流道和隔离体，胶体溶液流道环绕气体流道，且隔离体设置于气体流道与胶体溶液流道之间，胶体溶液从胶体溶液流道流过，气流从该气体流道流过。

在本发明一个实施例中，气泡混合通道分别与气泡产生器的第一出口及凝结溶液通道连接，且凝结溶液通道设置于该气泡混合通道靠近气泡产生器的一侧，并与第一出口具有一距离。

承上所述，依据本发明的一种三维支架的制备方法及制备装置，仅需运用气泡产生器将流过的胶体溶液与气流形成多个气泡，且胶体溶液的气泡通过第一出口，并在气泡混合通道中流动，流经与凝结溶液通道的连接处时，始与凝结溶液接触，使胶体溶液的气泡与凝结溶液在气泡混合通道中相互混合，并开始产生凝胶反应。而气泡混合通道中的气泡因凝胶反应而形成较为黏稠的气泡后，再通过第二出口以进入气泡收集器中进行气泡的堆栈，并在气泡收集器中完成凝胶反应，以固化形成一种三维的气泡堆栈结构。接着，打通至少部分固化的气泡，以形成三维支架。因此，本发明为一种简易且快速的三维支架制备装置及制备方法。

附图说明

图1为依据本发明一个实施例的三维支架之制备方法的示意图。

图2A为依据本发明一个实施例的三维支架的制备装置的立体示意图。

图2B为图2A所示的A-A线的剖面示意图。

图2C为图2B所示的气泡混合通道的部分示意图。

图3A为图2B所示的气泡混合信道的另一实施方式的示意图。

图3B为图2B所示的气泡混合信道的又一实施方式的示意图。

图4A为图2A所示的气泡收集器的示意图。

图4B为图2A所示的气泡收集器的另一实施方式的示意图。

图5为本发明另一实施例的三维支架的制备方法。

[符号说明]

1：制备装置

11：气泡产生器

111：气体流道

112：胶体溶液流道

113：隔离体

114：第一出口

12、12a、12b：气泡混合通道

121、121a、121b：弯折部

122：第二出口

13：凝结溶液通道

14、14a：气泡收集器

141、141a：下板

142、142a，：上板

2：气流供应单元

3：胶体溶液供应单元

4：凝结溶液供应单元

A-A：剖面线

B：气泡

C：凹槽

D1：孔径

D2：最小距离

E：流入口

O：流出口

S：距离

S10～S60：步骤

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明优选实施例的一种三维支架的制备装置及其制备方法，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

图1为依据本发明一个实施例的三维支架的制备方法的示意图，图2A为依据本发明一个实施例的三维支架的制备装置的立体示意图，图2B为图2A所示的A-A线的剖面示意图，而在本实施例中，图1所示的制备方法可借助于图2A及图2B所示的制备装置。因此，以下先叙述图1所示的三维支架的制备方法后，其各步骤细节，将搭配三维支架的制备装置一并叙述，请同时参照图1、图2A及图2B所示。

本实施例所公开的三维支架的制备方法，包括下列步骤：将胶体溶液及气流经由气泡产生器，形成多个气泡(步骤S10)；将这些气泡通入气泡混合通道(步骤S20)；加入凝结溶液于气泡混合通道，以进行凝胶反应(步骤S30)；以及打通至少部分所述气泡，以形成三维支架(步骤S40)。

而本实施例的三维支架的制备装置1包括气泡产生器11、气泡混合通道12、凝结溶液通道13以及气泡收集器14。其中，气泡混合通道12的两端分别连接于气泡产生器11及气泡收集器14，而气泡产生器11可形成多个气泡B，并经由气泡混合通道12流动至气泡收集器14。详细而言，并对应于步骤S10，在本实施例中，气泡产生器11以具有双流道的板状气泡产生器11为例，其包括气体流道111、胶体溶液流道112及隔离体113，胶体溶液流道112环绕气体流道111，且隔离体113设置于胶体溶液流道112与气体流道111之间，以分隔开胶体溶液流道112及气体流道111。当然，在其它实施例中，气泡产生器11也可以为其它构型，本发明不局限于此。

其中，气体流道111与气流供应单元2相连接，以提供气流，气流优选是由化学稳定性佳的气体产生流动所形成的，例如但不限于氮气气流、含氟气体气流、惰性气体气流或空气气流。而气流供应单元2优选可保持内部气体最低污染机率且具有可调整气流的喷出压力、流动速度和／或气体单位时间内输出量等功能。通过气流供应单元2的调控，即可调整气泡B中气体空间的大小，非常简便。本实施例中，气体空间可占气泡B整体50％～90％的体积。

胶体溶液流道112与胶体溶液供应单元3相连接，以提供胶体溶液，而胶体溶液供应单元3可为任何能简易补充胶体溶液并将胶体溶液流通至胶体溶液流道112的设备，其可例如但不限于具储液功能的槽，且结构或形状上都无特别的限制，胶体溶液供应单元3优选可保持内部胶体溶液最低污染机率且具有可调整胶体溶液的输出压力、流动速度及／或单位时间输出量等功能。为确保所形成的三维支架无污染的顾虑，在本实施例中，气泡产生器11在从气流供应单元2与胶体溶液供应单元3向气体流道111与胶体溶液流道112输送乃至在最后到气泡形成的流通途径中，是为封闭的流道，以达成降低污染风险的目的。

因此，当胶体溶液经由胶体溶液流道112流过，而气流经由气体流道111流过，则在胶体溶液流道112与气体流道111交会之处，即可形成多个气泡B。这些气泡B经由气泡产生器11与气泡混合通道12相连接的第一出口114流出。优选地，气体流道111的末端在外观上为类似滴管的形状，而具有相对于气体流道111其它部分较为尖细的尖端，且管径逐渐缩小，其与胶体溶液流道112的交界处邻近第一出口114。而可利用气体流道111所具有的类似滴管的形状，有利于产生较小尺寸的气泡。

在本实施例中，胶体溶液以可交联的胶体溶液为例说明，具体而言，胶体溶液可包括第一材料和第二材料，而第一材料与第二材料混合形成可交联胶体溶液。其中，第一材料与第二材料的其中之一包括单体分子(monomer)，第一材料与第二材料的另外之一包括架桥分子(crosslinker)，而在本实施例中，第一材料为单体分子，可例如但不限于丙烯酰胺(acrylamide)，第二材料为架桥分子，可例如但不限于N-N′亚甲基双丙烯酰胺(N,N′-Methylenebisacrylamide，也可称为Bisacrylamide)。当单体分子(第一材料)与架桥分子(第二材料)混合后即为胶体溶液，在此所述的胶体溶液为液态的结构，并不具有固态的胶体，其必须经由起始作用后，才可使单体分子与相互连结以凝结成固态的胶体结构。另外，更可通过调整单体分子(第一材料)与架桥分子(第二材料)的比例，以控制所固化形成的胶体的硬度，即经由后续实验步骤(步骤S30)所形成的三维支架的硬度。优选地，单体分子(第一材料)与架桥分子(第二材料)的比例可介于20：1至50：1之间。举例而言，当单体分子(第一材料)与架桥分子(第二材料)的比例(重量／体积百分比)分别为12／0.6、12／0.3、12／0.145、7／0.2、7.5／0.1、5／0.2时，其经由后续步骤所形成的三维支架的硬度分别为6045帕(Pa)、2470帕(Pa)、1256帕(Pa)、780帕(Pa)、480帕(Pa)、320帕(Pa)。因此，本实施例可通过调整胶体溶液的第一材料与第二材料的比例，以调整所形成的三维支架的软硬程度。

在本实施例中，胶体溶液为第一材料和第二材料的混合液，并将混合液(胶体溶液)置入胶体溶液供应单元3中，经由胶体溶液流道112与气体流道111的交会之处，使胶体溶液与气体混合后以形成气泡B。当然，在其它实施例中，也可具有两条胶体流道，其一提供第一材料，另一提供第二材料，且两条胶体流道可各自独立。

如图1及图2B所示，在步骤S20中，将这些气泡B通入气泡混合通道12，换言之，胶体溶液与气流接触后所形成气泡B(步骤S10)，其从第一出口114流出，并进入气泡混合通道12中(步骤S20)。接着，在步骤S30中，加入凝结溶液于气泡混合通道12，以与气泡B进行凝胶反应，亦即使胶体溶液的气泡B凝结成固态的结构。其中，凝结溶液通道13的其中一端与气泡混合通道12连接，而另一端与凝结溶液供应单元4相连接，如图2A所示，而凝结溶液经由凝结溶液通道13流通至气泡混合通道12。且优选地，凝结溶液通道13设置于气泡混合通道12靠近气泡产生器11的一侧，并与第一出口114具有一距离S，在此初步形成胶体溶液的气泡B，直到与凝结溶液信道13连接的位置，胶体溶液的气泡B开始与凝结溶液接触，使胶体溶液的气泡B开始产生凝胶反应。

如前所述，凝结溶液指可使胶体溶液产生凝胶反应的物质，在本实施例中，由于胶体溶液由单体分子(第一材料)与架桥分子(第二材料)混合而成，故凝结溶液可包括起始剂。详细而言，单体分子为形成胶体的基本单位，也为胶体溶液的主要成分，然而，数个单体分子的聚合需要通过起始剂提供自由基后，开始有单体分子的聚合反应。另外，单体分子之间的聚合反应成线状相互连结，而架桥分子可与单体分子连结，使单体分子的聚合产生分枝，进而固化形成胶体。而在本实施例中，起始剂可例如但不限于过硫酸铵(Ammonium Persulfate，APS)。优选的，凝结溶液还可包括催化剂，其可加快凝胶反应的速度，具体而言，催化剂为可帮助传递自由基的物质，故可加速单体分子之间及其与架桥分子的连结反应，以加快凝胶反应的速度。在本实施例中，凝结溶液包括起始剂及催化剂，其中催化剂可例如但不限于N,N，N′，N1-四甲基乙二胺(N,N,N′,N′-Tetramethylethylenediamine，TEMED)。

图2C为图2B所示的气泡混合通道的部分示意图，请同时参考图2B及图2C所示。在本实施例中，气泡混合通道12的孔径D1介于10μm至1mm之间，而本实施例的气泡混合通道12为圆形的管状结构，换言之，其直径介于10μm至1mm之间。一般而言，刚形成的气泡B为圆形，若气泡混合信道12为线性的结构，则气泡B可保持为圆形，而本实施例的气泡混合通道12具有至少一个弯折部121，当气泡B在气泡混合通道12中流动并进入弯折部121时，将会受到压迫而变形，即为非圆形的结构。具体而言，气泡B的截面为封闭曲线，而封闭曲线的最小距离D2小于气泡混合通道12的孔径D1。另外，气泡混合通道12的形状可控制气泡B的形状，具体而言，不规则的气泡混合信道12，即本实施例的具有弯折部121的气泡混合通道12，可形成较为扁长的气泡B。

且优选地，如图2B所示，弯折部121设置于气泡混合信道12与凝结溶液信道13的连接处与气泡收集器14之间。详细而言，气泡混合通道12的其中一端与气泡产生器11的第一出口114连接，而气泡混合通道12的另一端则为第二出口122与气泡收集器14连接，其中，弯折部121设置于凝结溶液通道13的连接处与第二出口122之间。弯折部121的设置除了可控制气泡B的形状之外，由于凝结溶液与胶体溶液接触后仍需要一段凝胶反应的时间，故弯折部121的设置还可通过延长气泡混合信道12的路径，以增加胶体溶液的气泡B与凝结溶液的产生凝胶反应时间。

如图2B所示，在本实施例中，气泡混合通道12具有三个呈现U型的弯折部121，且弯折部12的弯折方向交错设置，然而，本发明不以此为限。具体而言，不以弯折部121的数量为限，其可视气泡混合通道12的长度或所欲形成的气泡B的形状而设计。当然，也不以气泡混合通道12的构型为限，如图3A及图3B所示，图3A为图2B所示的气泡混合信道的另一实施方式的示意图，图3B为图2B所示的气泡混合信道的又一实施方式的示意图。请先参考图3A所示，气泡混合通道12a的弯折部121a为连通的结构，使气泡混合信道12a形成具有环形信道的结构。另请参考图3B所示，气泡混合通道12b的弯折部121b也可以为孔径较大的结构，使气泡B在弯折部121b短暂停留，以延长气泡B与凝结溶液相互混合的时间，本发明不以此为限。另外，由于弯折部121(121a、121b)的构型，也会影响气泡B与凝结溶液相互混合的程度，故也可依据所欲达成的混合程度，变换调整弯折部121(121a、121b)的构型。

如图2A及图2B所示，简言之，胶体溶液的气泡B在第一出口114形成，并在气泡混合通道12中流动，流经与凝结溶液通道13的连接处时，始与凝结溶液接触，开始产生凝胶反应，并经由弯折部121以改变气泡B的形状并使气泡B因凝胶反应而形成较为黏稠的胶体溶液后，再通过第二出口122以进入气泡收集器14中进行气泡B的堆栈。其中，通过胶体溶液供应单元3调整胶体溶液的流量、气流供应单元2的调整气体流量，以及第一出口114的大小共同调整气泡B的大小。

图4A为图2A所示的气泡收集器的示意图，如图4A所示，本实施例的气泡收集器14具有下板141，下板141具有多个凹槽C，以容置气泡B。其中，在气泡产生器11产生的气泡B可经由气泡混合通道12，并在第二出口122流入下板141的凹槽C中，以收集这些气泡B于凹槽C内，并使得这些气泡B可自动紧密排列，而气泡B的凝胶反应可在凹槽C中继续进行。因此，技术人员只要自行设计凹槽C的尺寸大小以及形状来收集气泡，即可得到与凹槽C尺寸形状相符合的三维支架。在本实施例中，以凹槽C尺寸形状为实验室常用的孔盘(well plate)的孔径尺寸，以方便后续实验(例如接合蛋白质或细胞接种)进行。本实施例的凹槽C为圆盘形，也可为椭圆形或多边形，本发明不局限于此。此外，凹槽C与相邻的另一凹槽C为相连通或不相连通。本实施例以相连通的凹槽C为例进行说明，请同时参考图2B及图4A所示，若下板141中的凹槽C为相连通，则气泡收集器14需有流入口E，并可与图2B所示的第二出口122相连接，使气泡B经由气泡混合通道12流出后，可通过流入口E进入凹槽C中。另外，气泡B可经由相连通的凹槽C传送至每一凹槽C中，并在其中一个凹槽C有流出口O，即可使多余的气泡从此流出口O流出，操作上更为快速。当然，在其它实施例中，如图4B所示，图4B为图2A所示的气泡收集器的另一实施方式的示意图，各凹槽C之间也可不相连通，即各凹槽C有其独立的流入口E及流出口O。且优选地，气泡收集器14a还具有上板142a，上板142a与下板141a紧密连结且覆盖这些凹槽C，以达到降低污染风险的目的。

再次参考图2A及图2B所示，优选地，当气泡B在气泡收集器14内进行凝胶反应的同时，可将气泡收集器14置于高于室温的环境中，例如50℃～70℃，优选为60℃的环境中，使气泡B位于60℃左右的环境，以加速凝胶反应的进行。而待气泡B在气泡收集器14内完成凝胶反应后(在此所述的“完成凝胶反应”指将原本堆栈的多个气泡，优选是自动堆栈成紧密排列的多个气泡的气泡壁)，由较为浓稠的胶体溶液的气泡B(即与凝结溶液接触，但仍未固化成胶体的阶段，即为弯折部121内或刚流入气泡收集器14的气泡B)固化形成一种三维的胶体结构(气泡B的堆栈)。接着，搭配图1所示，在步骤S40中，打通至少部分所述气泡B，以形成三维支架。在本实施例中，在真空环境下，以抽气移除这些气泡B内的气体。气泡B会因为压力差而破坏，使封闭气泡(closed-cell foam)变成开放气泡(open-cell foam)。详细而言，其作法可以将气泡B进行凝胶作用后所形成的固化的胶体结构(以下称固化结构)设置于真空环境中，由于外界环境的气体压力小于固化结构内气泡中气体的压力，故气体会自动从固化结构中释放出来，该固化结构即形成三维支架。

简言之，本实施例的三维支架的制备装置及制备方法，通过气泡产生器11先形成多个胶体溶液的气泡B后，再将这些气泡B通入气泡混合通道12，并在此与凝结溶液混合以开始产生凝胶反应。且气泡混合通道12与气泡收集器14连接，使这些开始产生凝胶反应的气泡B在气泡收集器14中堆栈，以形成三维的结构。待凝胶反应完全使气泡B形成固化结构后，再将固化结构的气泡B内部的气体排出，以形成三维支架。需注意的是，由于各气泡B皆是经由相同的气泡混合通道12后，再流入气泡收集器14中堆栈形成三维结构，故所形成的三维支架中每个孔洞的大小大致相同。

除此之外，如图所示，图5为本发明另一实施例的三维支架的制备方法，三维支架的制备方法还可包括：将这些三维支架浸置于蛋白质溶液中(步骤S50)，其中，本实施例的步骤S10至步骤S40相同，可参考前述，在此不加赘述。而在步骤S50中，即将步骤S40所形成的三维支架浸置于蛋白质溶液，且优选地，蛋白质溶液包括纤维连接蛋白，以将纤维连接蛋白接合于三维支架，使三维支架可模拟细胞外基质(extracellular matrix，ECM)以供细胞培养，达成研究上或医疗上的目的。当然在其它实施例中，蛋白质溶液也可以为其它蛋白质，本发明不局限于纤维连接蛋白。优选地，三维支架的制备方法还可包括步骤S42，将三维支架浸置于交联试剂中，使交联试剂先与三维支架连接后，再使纤维连接蛋白通过交联试剂的结构进而接合于三维支架。详细而言，由于单体分子(第一材料，本实施例以丙烯酰胺为例)为胶体溶液的主要成分，故交联试剂优选为具有异双官能基的物质，其一端可连结于单体分子，而另一端可连结于蛋白质的胺基。而本实施例的交联试剂以光反应的交联试剂为例进行说明，其可例如但不限于磺化的苯基迭氮化合物，举例而言，6-[(4-叠氮-2-硝基苯基)氨基]己酸磺酸基琥珀酰亚胺酯(Sulfosuccinimidyl-6-[4-azido-2-nitrophenylamino]hexanoate，Sulfo-SANPAH)，以下简称为Sulfo-SANPAH。其一端可作为单体分子的丙烯酰胺连结，另一端则可与纤维连接蛋白的胺基连结，进而使纤维连接蛋白连结于三维支架，以形成具有纤维连接蛋白的三维支架，供后续细胞培养。当然，在其它实施例中，蛋白质溶液也可同时具有可产生交联反应的分子，本发明不局限于此。

实施上，可先将由步骤S40所形成的三维支架浸置于交联试剂中(步骤S42)，由于本实施例以光反应的交联试剂为例，故将浸置于交联试剂的三维支架以紫外光照射，使交联试剂的Sulfo-SANPAH固定于作为单体分子的丙烯酰胺，再以清水淋洗三维支架，以去除未固定于三维支架的Sulfo-SANPAH。接着，将以交联试剂处理后的三维支架浸置于具有纤维连接蛋白的溶液中(步骤S50)，使纤维连接蛋白通过交联试剂与三维支架连接。因此，依据本实施例的制备方法所形成的三维支架，更连接有纤维连接蛋白(蛋白质)，可作为模拟细胞外基质以应用于相关的细胞试验。

另外，在本实施例中，三维支架的制备方法还可包括：以磷酸缓冲溶液、清水、等张溶液或等张培养液进行淋洗(步骤S60)。详细而言，以磷酸缓冲溶液(phosphate-buffered saline)、清水、等张溶液或等张培养液进行淋洗具有纤维连接蛋白的三维支架。在此，三维支架以磷酸缓冲溶液淋洗三次，每次淋洗一小时，以让三维支架的环境适于后续的细胞培养。

综上所述，依据本发明的一种三维支架的制备方法及制备装置，仅需运用气泡产生器将流过的胶体溶液与气流形成多个气泡，且胶体溶液的气泡通过第一出口，并在气泡混合通道中流动，流经与凝结溶液通道的连接处时，始与凝结溶液接触，使胶体溶液的气泡与凝结溶液在气泡混合通道中相互混合，并开始产生凝胶反应。而气泡混合通道中的气泡因凝胶反应而形成较为黏稠的气泡后，再通过第二出口以进入气泡收集器中进行气泡的堆栈，并在气泡收集器中完成凝胶反应，以固化形成一种三维的气泡堆栈结构。接着，打通至少部分固化的气泡，以形成三维支架。因此，本发明为一种简易且快速的三维支架制备装置及制备方法。

另外，除可通过调整气泡混合通道的孔径大小或形状，以控制所形成的气泡的大小及形状，进而调整所形成的三维支架的孔径大小及孔隙率，更由于各气泡皆是经由气泡混合通道后，在流入气泡收集器中堆栈形成三维结构，故所形成的三维支架中每个孔洞的大小大致相同。

以上所述仅为举例性，而非为限制性。任何未脱离本申请的精神与范围，而对其进行的等效修改或变更，均应包括于权利要求中。

Claims (21)

1.一种三维支架的制备装置，其特征在于，包括：

气泡产生器，包括：

气体流道；

胶体溶液流道，其环绕所述气体流道；以及

隔离体，设置于所述气体流道与所述胶体流道之间；

气泡混合通道，与所述气泡产生器的第一出口连接；

凝结溶液信道，与所述气泡混合通道连接；以及

气泡收集器，与所述气泡混合通道的第二出口连接。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述凝结溶液通道设置于所述气泡混合通道靠近气泡产生器的一侧，并与所述第一出口具有一距离。

3.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述气泡混合通道具有至少一个弯折部。

4.如权利要求3所述的制备装置，其特征在于，所述弯折部设置于所述气泡混合通道与所述凝结溶液通道的连接处与所述第二出口之间。

5.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述气体流道与所述胶体溶液流道的交界处邻近所述第一出口。

6.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述气泡混合通道的孔径介于10μm至1mm之间。

7.如权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述气泡收集器具有下板，所述下板具有多个凹槽，以容置所述气泡。

8.如权利要求7所述的制备装置，其特征在于，所述气泡收集器具有上板，所述上板与所述下板紧密连结且覆盖所述凹槽。

9.一种三维支架的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

将胶体溶液及气流经由气泡产生器，形成多个气泡；

将所述气泡通入气泡混合通道；

加入凝结溶液于所述气泡混合通道，以进行凝胶反应；以及

打通至少部分所述气泡，以形成三维支架。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述胶体溶液包括第一材料和第二材料，所述第一材料与所述第二材料混合形成胶体溶液。

11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第一材料与所述第二材料的其中之一包括单体分子，所述第一材料与所述第二材料的另外之一包括架桥分子。

12.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述凝结溶液包括起始剂。

13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述凝结溶液还包括催化剂。

14.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，进行凝胶反应的步骤包括于50℃～70℃的环境中进行所述凝胶反应。

15.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，打通至少部分所述气泡的步骤在低压环境下将所述气泡浸置于液体中，以抽气移除所述气泡内的气体。

16.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括：

将所述三维支架浸置于蛋白质溶液中。

17.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述蛋白质溶液包括纤维连接蛋白。

18.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，还包括：

将所述三维支架浸置于交联试剂中。

19.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，还包括：

以磷酸缓冲溶液、清水、等张溶液或等张培养液进行淋洗。

20.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述气泡产生器包括气体流道、胶体溶液流道及隔离体，所述胶体溶液流道环绕所述气体流道，且所述隔离体设置于所述气体流道与所述胶体溶液流道之间，所述胶体溶液从所述胶体溶液流道流过，所述气流从所述气体流道流过。

21.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述气泡混合通道分别与所述气泡产生器的第一出口及凝结溶液通道连接，且所述凝结溶液通道设置于所述气泡混合通道靠近气泡产生器的一侧，并与所述第一出口具有一距离。