CN206745480U

CN206745480U - 管腔组织构建体的打印装置

Info

Publication number: CN206745480U
Application number: CN201621053327.6U
Authority: CN
Inventors: 康裕建; 何峻轩; 温学敏
Original assignee: Sichuan Revotek Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Revotek Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2017-12-15
Anticipated expiration: 2026-09-14

Abstract

本实用新型涉及一种管腔组织构建体的打印装置，打印装置包括控制部件和限位部件(5)，控制部件能够在需要打印微囊(24)时控制限位部件(5)定位至与管状外壁(21)的内表面相对的位置，以在限位部件(5)的外壁与管状外壁(21)的内表面或相邻生物组织构建体层之间形成与微囊(24)尺寸适配的通道，从而对进入通道内的微囊(24)进行限位。此种打印装置在打印时能够省去套装步骤，而且管状外壁可对生物组织构建体层起到承载和保护作用；另外，在打印微囊时可将限位部件定位在管状外壁内，形成的通道可对微囊限位，无需施加外力就能使微囊贴合需要粘合的壁面，使微囊受力均匀，粘合牢固，从而提高管腔组织构建体的生物学性能。

Description

管腔组织构建体的打印装置

技术领域

本实用新型涉及生物打印技术领域，尤其涉及一种管腔组织构建体的打印装置。

背景技术

在临床医学中，血管移植术可用于对狭窄、闭塞、扩张、损伤或畸形的血管进行重建或修补。常见的血管移植物的来源为患者自体的动脉或静脉，但是，在患者自体的脉管供给不足的情况下(例如患者患有脉管疾病或先前已实施过血管移植术)，就需要使用人工血管或异源血管作为替代物。

现有的人工血管通常是由聚合物纤维(例如尼龙、涤纶)、蚕丝或膨体聚四氟乙烯制成。虽然使用人工血管对病变或受损血管进行替换或修补在临床上已取得巨大成效，但其依然面临难以解决的问题，包括在长时间植入后血栓的再次发生和管腔再狭窄的出现。导致这些问题的根本原因在于，这种人工血管的内壁缺少完整的内皮细胞层。

目前已有大量实验研究试图解决上述问题，相关技术包括：在人工血管内壁附着诱导因子，以吸引血液中的干细胞(例如内皮祖细胞)的粘附、分化与生长；或者在人工血管内壁涂抹生物材料，促进种植在其上的干细胞的分化或者成体细胞的粘附与生长。然而到目前为止，这些技术始终无法实现在人工血管内壁形成完整的内皮细胞层，附着于人工血管内壁的细胞易脱落，难以正常分化和存活，不具备较优的生物学功能，可能会影响血管移植的成功率和移植后的使用效果，因而难以满足临床需求。

实用新型内容

为克服以上技术缺陷，本实用新型解决的技术问题是提供一种管腔组织构建体的打印装置，能够优化管腔组织构建体的生物学性能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种管腔组织构建体的打印装置，打印装置包括控制部件和限位部件，所述控制部件能够在需要打印微囊时控制所述限位部件定位至与管状外壁的内表面相对的位置，以在所述限位部件的外壁与管状外壁的内表面或相邻生物组织构建体层之间形成与微囊尺寸适配的通道，从而对进入所述通道内的所述微囊进行限位。

进一步地，所述限位部件包括柱体结构，所述柱体结构的外壁能够与所述管状外壁的内表面或相邻所述生物组织构建体层之间形成与所述微囊尺寸适配的通道。

进一步地，管腔组织构建体包括多个生物组织构建体层，所述限位部件包括多个截面尺寸不同的限位段，所述控制部件能够在需要打印不同的生物组织构建体层时控制所述限位部件移动至相应的所述限位段。

进一步地，管腔组织构建体包括多个生物组织构建体层，所述打印装置包括多个截面尺寸不同的所述限位部件，能够在需要打印不同的生物组织构建体层时选择匹配的所述限位部件。

进一步地，还包括定位部件，用于对所述限位部件进行定位。

进一步地，所述定位部件采用柔性材料制成，能够适应于不同尺寸的所述限位部件。

进一步地，所述限位部件的外壁上局部设有凸起结构，所述凸起结构能够局部占用所述微囊的位置，以形成侧壁上带有开口的管腔组织构建体。

进一步地，还包括微囊吸附部件，所述微囊吸附部件能够将微囊置于所述通道内。

进一步地，所述微囊吸附部件能够通过视觉定位装置放置所述微囊。

进一步地，所述微囊吸附部件能够在预设程序的控制下放置所述微囊。

进一步地，还包括粘合剂涂覆部件，用于将粘合剂涂覆在所述管状外壁的内表面或所述微囊上。

进一步地，所述限位部件的内部设有供粘合剂流动的流道，所述流道在所述限位部件上设有入口和出口，所述入口供粘合剂从外部进入所述流道，所述出口供粘合剂从所述流道输出，以涂覆在所述管状外壁或所述微囊上。

进一步地，所述限位部件包括柱体结构，所述限位部件的内部沿所述柱体结构的长度方向设有主干通道，所述限位部件的侧壁上设有分支通道，所述分支通道与所述主干通道相互连通形成所述流道，所述主干通道的入口形成所述流道的入口上，所述分支通道出口形成所述流道的出口。

进一步地，还包括支撑部件，所述支撑部件用于对所述管状外壁进行支撑。

进一步地，还包括负压装置，所述支撑部件上设有开口，所述负压装置能够通过所述开口向所述管状外壁提供真空吸力，以将所述管状外壁限位在所述支撑部件上。

进一步地，所述支撑部件能够沿自身轴线转动实现周向打印，以形成管腔组织构建体。

进一步地，所述支撑部件的轴线垂直于水平面。

基于上述技术方案，本实用新型的管腔组织构建体的打印装置，能够在管状外壁的内表面上直接打印生物组织构建体层以形成管腔组织构建体，可省去管状外壁和生物组织构建体层套装的步骤，并使两者的结合更牢固；而且管状外壁可对生物组织构建体层起到承载作用，当生物组织构建体层未变为成熟的组织之前，提供外部保障，保持生物组织构建体层紧密结合；另外，此种打印装置在打印微囊时可通过限位部件形成容纳微囊的通道，该通道可对进入的微囊起到限位作用，无需施加外力就能使微囊贴合需要粘合的壁面，使微囊受力均匀，连接牢固，这些因素均能提高管腔组织构建体的生物学性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型管腔组织构建体的打印装置的一个实施例在管状外壁的内表面上涂覆第一粘合剂的状态示意图；

图2为本实用新型管腔组织构建体的打印装置的一个实施例在构建第一个生物组织构建体层时，在放置沿长度方向的第一层微囊之前涂覆第二粘合剂的状态示意图；

图3为本实用新型管腔组织构建体的打印装置的一个实施例在完成第一个生物组织构建体层的构建时的状态示意图；

图4为本实用新型管腔组织构建体的打印装置的一个实施例在第一个生物组织构建体层的内表面涂覆第二粘合剂的状态示意图；

图5为本实用新型管腔组织构建体的打印装置的一个实施例在构建第二个生物组织构建体层时，在放置沿长度方向的第一层微囊之前涂覆第二粘合剂的状态示意图；

图6为本实用新型管腔组织构建体的打印装置的一个实施例在完成第二个生物组织构建体层的构建时的状态示意图；

图7为管腔组织构建体在理想状态下微囊的排布模式示意图；

图8为本实用新型管腔组织构建体的打印装置的另一个实施例中采用限位部件提供粘合剂的结构示意图；

图9A和9B为在一个具体实施例中，将人工血管前体植入恒河猴体内14天后取材，使用免疫组化染色进行检测的结果；

图9A为α-SMA染色结果，如图中粗箭头所指，人工血管中有脂肪干细胞向平滑肌细胞进行分化；

图9B为CD31染色结果，如图中细箭头所指，人工血管中有脂肪干细胞向内皮细胞进行分化。

附图标记说明

1－粘合剂涂覆部件；2－管腔组织构建体；3－支撑部件；4－接头；5－限位部件；6－定位部件；7－密封元件；8－微囊吸附部件；9－套体；11－储料件；12－喷嘴；21－管状外壁；22－第一粘合剂；23－第二粘合剂；24－微囊；31－开口；51－止推部；52－第一限位段；53－第二限位段；54－主干通道；55－分支通道。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

本实用新型的具体实施方式是为了便于对本实用新型的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所述的本实用新型的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了克服现有技术中附着于人工血管内壁的细胞容易脱落的问题，本实用新型将在人工血管的内壁上直接构建生物血管组织，人工血管由生物相容性材料制成，用于对生物血管组织进行保护，以增加血管的机械性能和生物学性能。

由于本实用新型的设计思路不仅仅适用于血管管腔组织的制备，还适用于其它类型管腔组织的制备，例如消化道管腔组织、呼吸道管腔组织或淋巴管管腔组织等，因而将制备物统称为“管腔组织构建体”。管腔组织构建体是指细胞集合体，其在培养、诱导或操作步骤后，能够形成组织。

如图7所示，管腔组织构建体2包括管状外壁21和至少一个包含生物活性物质的生物组织构建体层，至少一个生物组织构建体层设置在管状外壁21内表面并沿厚度方向排布，每一个生物组织构建体层均可由沿长度方向排布的多层微囊24(微囊24中可包括细胞)形成。例如对于完整管状的生物组织构建体层，沿长度方向排布的一层微囊24体现在一圈微囊24。管状外壁21与生物组织构建体层之间以及相邻生物组织构建体层之间都可以通过粘合剂进行粘合，以对生物组织构建体层中的微囊24进行固定。

其中，管状外壁21可以采用生物相容性材料制成。进一步地，管状外壁21为生物可降解材料或不可降解材料。例如，管状外壁21的材质为尼龙、涤纶、蚕丝、聚四氟乙烯或动物的管腔组织。管状外壁21的侧壁可以是完全封闭或者具有开口的形式。管状外壁21为生物组织构建体层提供了载体，在生物组织构建体层没长为成熟的组织前，作为一个外部的依托，把微囊24组成的生物构建体层固定在管状外壁21内表面，使生物构建体层不产生相对位移，保持结构完整，从而提供一个微环境，使微囊24在血流的剪切力下不发生脱落，其中的细胞可以发育成连接的状态，然后形成内皮化。

生物组织构建体层可以是直接在管状外壁21的内表面形成的完整管状结构，也可以是片状的，最后卷成一个完整的管状结构。另外，生物组织构建体层也可是条状或块状或其它任意适配的形状，最终得到生物组织构建体层是与所需图形适配的补片产品，不是完整的圆筒。在获得补片产品时，管状外壁21可以是完整的圆筒，在获得产品后再对管状外壁21进行处理，例如裁剪等，这种形式的管状外壁21便于操作；或者管状外壁21也可以不是完整的圆筒，优选地，管状外壁21的形状与生物组织构建体层相适配，省去了对后续产品进行裁剪等处理环节。

如本文中所使用的，术语“含有细胞的微囊”是指，含有细胞的微结构(例如，微米级至毫米级的结构)，其用作基本单元，用于构建本实用新型的生物构建体。

如本文中所使用的，术语“微囊”是指，含有细胞和生物相容性材料的微结构(例如，微米级至毫米级的结构)，其中，细胞被包裹在所述生物相容性材料内。本实用新型的微囊在生理环境下(例如4℃-37℃，例如pH在6-8之间，例如在生理环境的流体剪切力下)具有稳定的结构。优选地，微囊具有在吸取或挤压过程中不会造成微囊破碎的力学强度。特别地，本实用新型的微囊(例如生物砖等)具有特定的结构和组成，即，其包括：细胞，包裹所述细胞的核层，和，任选的，封装所述细胞和核层的壳层，其中所述核层和壳层各自由生物可降解材料制成。在本实用新型中，微囊不局限于特定的形状或大小，例如，其可以是球形的，或者任何期望的形状。

如本文中使用的，术语“组织”是指由形态相同或类似、机能相同的细胞群构成的细胞集合体，并且通常还包含非细胞形态的物质(称为细胞间质，例如基质、纤维等)。组织可包括一种或多种细胞。

如本文中使用的，术语“器官”是指由不同的细胞和组织构成的、用于实现某一或某些特定功能的结构。器官可包括一种或多种组织。

如本文中使用的，术语“人工组织”是指，不是通过天然组织生成或发育过程而形成的组织。人工组织可以是人为制造的组织，例如是对人工组织前体进行培养得到的组织。

如本文中使用的，术语“人工组织前体”是指包含管状外壁21以及多个本实用新型的微囊24的物体，其中，至少一个微囊24与管状外壁21贴合。在某些实施方案中，人工组织前体包含管状外壁21以及由微囊24构建的生物组织构建体层。在某些实施方案中，本实用新型的人工组织前体在培养、诱导等操作步骤后，能够形成人工组织。

在本实用新型中，术语“生物组织构建体层”是指使用本实用新型的微囊构建的物体，其可以具有二维或三维的结构，可以用于制备人工组织前体。

如本文中使用的，术语“贴合”是指不发生相对位移。在某些实施方案中，微囊或生物组织构建体层与管状外壁21贴合，是指微囊或生物组织构建体层结合在管状外壁21上。

如本文中使用的，术语“管腔”是指形状为管状、具有中空内腔的器官，例如循环管腔、消化管腔、呼吸管腔、泌尿管腔或生殖管腔，例如血管，食管，气管，胃，胆管，肠道(包括小肠和大肠，例如十二指肠、空肠、回肠、盲肠(包括阑尾)、升结肠、结肠右曲、横结肠、结肠左曲、降结肠、乙状结肠、直肠)，输卵管，输精管，输尿管，膀胱或淋巴管)。

如本文中所使用的，术语“生物相容性材料”是指这样的材料，其(以及其降解产物)对于细胞是无毒性的，并且在植入宿主(例如人体)后与宿主相容，不会造成显著的或者严重的副作用，例如，不会对宿主(例如人体组织)造成毒害作用，不会引起宿主的免疫排斥反应、过敏反应或炎症反应等等。

如本文中所使用的，术语“生物可降解材料”是指这样的材料，其能够被细胞或生物体降解和吸收，并且其降解产物是生物相容性的。此类材料可以是天然来源的(例如来源于动植物)，也可以是人工合成的。

为了打印此种管腔组织构建体2，在本实用新型的一个实施例中，提供了一种管腔组织构建体打印装置，如图1至图6所示，打印装置包括支撑部件3，支撑部件3设在打印平台上，打印平台在图中未示出。例如，支撑部件3为内径与管状外壁21的外径相适配的具有中空腔体的柱形结构，管状外壁21设置在支撑部件3的中空腔体内。

为了使管状外壁21能够更牢固地限位在支撑部件3上，打印装置还可包括负压装置，例如真空泵等，负压装置能够通过开口31向管状外壁21提供真空吸力(参见图1)，以将管状外壁21限位在支撑部件3上。

如图1至图6所示，在支撑部件3的外部还设有套体9，套体9的内表面与支撑部件3的外壁之间形成腔室A，套体9的外壁上可设有至少一个接头4，接头4可将负压装置与腔室A连通，以使负压装置将腔室A内的空气沿着箭头K抽出。

在此基础上，还可以在支撑部件3与套体9之间设置密封元件7，例如，密封元件7为密封圈，可设置在支撑部件3与套体9靠近两端的位置，以提高腔室A的密封性，在打印过程中能够提高管状外壁21固定在支撑部件3上的牢固性，而且在打印完毕后，还可以方便地将管状外壁21取下。

为了在管状外壁21的内表面上打印生物组织构建体层，如图3和图6所示，本实用新型的打印装置还可包括控制部件和微囊吸附部件8，控制部件能够控制微囊吸附部件8将微囊24置于通道内以实现生物组织构建体层的打印。采用微囊吸附部件8进行打印的方式能够使微囊24排列为预设的形式，以使生物组织构建体层获得更优的质量。当然，本领域技术人员也可以在管状外壁21的内表面上采用喷墨打印的方式。

优选地，为了能够使微囊24整齐地排布，可使微囊吸附部件8通过视觉定位装置放置微囊24，此种定位方式能够实现较为准确的定位效果。另外，也可以通过程序直接设定好打印路径，以直接定位打印。如图7所示，使微囊吸附部件8通过定位将微囊24放置在空缺位B处，需要放置下一个微囊24时，可控制打印平台旋转一个角度，或者使微囊吸附部件8移动至下一个需要打印微囊24的位置。

在打印微囊24的过程中，可以通过控制部件控制电机驱动打印平台旋转(例如沿箭头R旋转)，从而使支撑部件3沿自身轴线转动实现周向打印，以形成生物组织构建体层，最终在打印完毕后与管状外壁21一起形成管腔组织构建体2。支撑部件3在打印平台上的安装角度不作限制，例如圆柱形的支撑部件3可以竖直、水平或倾斜的方式安装。图1至图6的各个工作状态示意图均是基于支撑部件3竖直设置给出的，以实现竖向构建生物组织构建体层，这种结构形式在制备管腔组织构建体2时具有较佳的工作角度，也便于打印装置中各个部件的布局。

如此打印形成的管腔组织构建体2能够通过管状外壁21对生物组织构建体层起到保护作用，不容易受到破坏，能够增强管腔组织构建体2的机械性能，例如抗压和抗碰撞性能等；而且，管状外壁21还能在生物组织构建体层没长为成熟的组织之前，作为外部载体将微囊24形成的生物构建体层固定在管状外壁21的内表面，使微囊24在血流的剪切力作用下不容易发生脱落，以提高管腔组织构建体2的生物学性能；另外，在管状外壁21的内表面上直接形成生物组织构建体层的方式，可省去套装的步骤，能够使管状外壁21和生物组织构建体层的结合牢固。

进一步地，为了配合生物组织构建体层的打印，打印装置还包括限位部件5，控制部件能够控制限位部件5在需要打印微囊24时定位至与管状外壁21的内表面相对的位置，以在限位部件5的外壁与管状外壁21的内表面或沿厚度方向相邻生物组织构建体层之间形成与微囊24尺寸适配的通道，从而对进入通道内的微囊24进行限位。例如，对于侧壁完整的管状外壁21，可将限位部件5定位在管状外壁21内。

其中，“与微囊24尺寸适配的通道”可以包含多种情况，例如：若沿厚度方向相邻生物组织构建体层之间不需要涂覆粘合剂，例如微囊24之间能实现自组装，通道的宽度能容纳单个微囊24；若管状外壁21与生物组织构建体层之间或相邻生物组织构建体层之间需要涂覆粘合剂，通道的宽度能容纳单个微囊24和固定微囊24所需的粘合剂；若管状外壁21与生物组织构建体层之间或相邻生物组织构建体层之间除了需要涂覆粘合剂，还可再增加其它材料形成的衬底层，通道的宽度能容纳单个微囊24、固定微囊24所需的粘合剂和衬底层。总之，通道的宽度可灵活地根据实际需求进行设置。

若在粘合微囊24时不采用限位部件5，则需要对微囊24施加外力以实现较为可靠的粘接，如果外力较小可能会导致吸力不足而影响粘贴的牢固性，如果外力较大可能会对微囊24造成挤压或者伤害。而该实施方式将限位部件5定位在管状外壁21内，形成的通道就可以对进入的微囊24起到限位作用，无需施加额外的力就能使微囊24贴合在需要粘合的壁面，固定微囊24的方式温和，可使微囊24受力均匀，克服了机械固定、拿取对微囊24带来的伤害，而且能使微囊24的粘合更加牢固。这样能够使微囊在固定的位置实现生物学上的按需排布，保证微囊之间能够紧密连接，从而使微囊内部的细胞能连接，从而更好地实现生物学功能。

优选地，限位部件5包括柱体结构，柱体结构的外壁能够与管状外壁21的内表面或相邻生物组织构建体层之间形成与微囊24尺寸适配的通道。其中，柱体结构的形状可与需要形成的生物组织构建体层的截面形状相适应，例如，柱体结构的截面为圆形或者方形等。

当管腔组织构建体2只包括一个生物组织构建体层时，限位部件5只需要设置一个限位段，以在打印该生物组织构建体层时，通过该限位段的外壁与管状外壁21的内表面形成与微囊24尺寸相适配的通道。

当管腔组织构建体2包括多个生物组织构建体层时，相应地，限位部件5可包括多个截面尺寸不同的限位段，控制部件能够控制限位部件5在需要打印不同的生物组织构建体层时移动至相应的限位段，以使不同限位段的外壁与管状外壁21的内表面或相邻生物组织构建体层之间形成与微囊24尺寸适配的通道。这种形式的限位部件5易于保管，在打印不同的生物组织构建体层时切换方便。

可替代地，也可以设置多个独立的截面尺寸不同的限位部件5，能够在需要打印不同的生物组织构建体层时选择匹配的限位部件5，这种形式的限位部件5使用更加灵活。

下面给出一体式限位部件5的结构形式，例如，图1至图6示出了打印包含两个生物组织构建体层的管腔组织构建体2的各个状态的示意图。限位部件5包括依次连接的止推部51、第一限位段52和第二限位段53。在打印第一个生物组织构建体层时，将第一限位段52移动至管状外壁21内，以形成打印第一个生物组织构建体层的通道；在打印第二个生物组织构建体层时，将第二限位段53移动至管状外壁21内，以形成打印第二个生物组织构建体层的通道。

止推部51的作用是实现限位部件5的机械定位。在一种具体的实现形式中，在套体9靠近管状外壁21底部的一端设有定位部件6，定位部件6上设有供限位部件5穿过的孔，用于对限位部件5进行定位。如图3所示，在打印第一个生物组织构建体层时，将第一限位段52移动至管状外壁21内，就能够在限位部件5的轴向上依靠止推部51与定位部件6的配合进行限位。如图3所示，止推部51、第一限位段52和第二限位段53的截面尺寸依次递减，这样有利于限位部件5的移出。

优选地，定位部件6采用柔性材料制成，例如采用硅胶材料，能够适应于不同尺寸的限位部件5。

上面给出的限位部件5包括柱体结构的方式适合于打印侧壁封闭的生物组织构建体层，若需要打印侧壁上带有开口的生物组织构建体层，还可以在限位部件5的外壁上局部设有凸起结构，凸起结构能够局部占用微囊24的位置，以打印出侧壁上带有开口的生物组织构建体层。为了在打印微囊24后方便限位部件5取出，最好使生物组织构建体层上与限位部件5凸起结构对应的整列均不设微囊24，或者也可以在凸起结构沿限位部件5移出方向的长度段上不设微囊24。另外，通过这种结构形式也可以打印块状或者片状的生物组织构建体层。

在放置微囊24的过程中，微囊24与管状外壁21的内表面之间需要进行粘合，或者对于沿厚度方向包含多个生物组织构建体层的管腔组织构建体2，还需要在沿厚度方向相邻生物组织构建体层之间设置粘合剂。下面给出两种涂覆粘合剂的实施方式。

在一种实施方式中，如图1、图2、图4和图5所示，打印装置还包括粘合剂涂覆部件1，限位部件5能够在需要涂覆粘合剂时移开与管状外壁21的内表面相对的位置，粘合剂涂覆部件1用于将粘合剂涂覆在管状外壁21的内表面或微囊24上。可替代地，在空间尺寸允许的情况下，在涂覆粘合剂的过程中也可以不移开限位部件5。

具体地，粘合剂涂覆部件1包括储料件11和喷嘴12，储料件11中的粘合剂通过喷嘴12涂覆到管状外壁21内表面或微囊24上。

在另一种实施方式中，如图8所示，限位部件5的内部设有供粘合剂流动的流道，流道在限位部件5上设有入口和出口，入口供粘合剂从外部进入流道，出口供粘合剂从流道输出，以涂覆在管状外壁21或微囊24上。在实际操作时，可以从入口处向流道内的粘合剂施加压力，以迫使粘合剂从流道的出口渗出。

图8给出了利用限位部件5涂覆粘合剂的具体结构，限位部件5包括柱体结构，限位部件5的内部沿柱体结构的长度方向设有主干通道54，限位部件5的侧壁上设有多个分支通道55，例如，分支通道55为设在限位部件5侧壁上的多个孔，分支通道55与主干通道54相互连通形成流道。主干通道54的入口形成流道的入口，分支通道55的出口形成流道的出口。当粘合剂沿着箭头L进入主干通道54后，将会沿着侧壁上的多个分支通道55渗出，以实现粘合剂的涂覆。

如图8所示，在需要通过限位部件5涂覆粘合剂时，可通过如下方式实现：将粘合剂从主干通道54的入口以一定压力通入，粘合剂在主干通道54内流动的过程中从多个分支通道55的出口渗出，以涂覆在管状外壁21的内表面上，或者涂覆在沿厚度方向先形成的生物组织构建体层的内表面上。在需要停止涂覆粘合剂时，停止向主干通道54的入口施加压力，这时粘合剂便不会从分支通道55的出口渗出。

为了使本领域技术人员更加清楚地了解本实用新型管腔组织构建体打印装置的打印过程，下面以在厚度方向上具有两个生物组织构建体层的管腔组织构建体2为例进行说明，在描述时相应地参考图1至图6所示的状态示意图。

(1)准备工作：

将管状外壁21竖向装入支撑部件3的内孔中，并启动负压装置，以将管状外壁21吸附在支撑部件3的内表面上。

(2)在管状外壁21的内表面涂覆第一粘合剂22：

如图1所示，控制限位部件5下缩至管状外壁21底部，并控制装有第一粘合剂22的粘合剂涂覆部件1移动至与管状外壁21对准，优选地，第一粘合剂22选用生物胶。在涂覆过程中，粘合剂涂覆部件1只沿Z向做上升或下移运动，打印平台沿着箭头R做旋转运动，以在管状外壁21内表面上需要打印生物组织构建体层的区域涂覆生物胶。

第一粘合剂22既可以是仅通过自身的粘性来实现粘合的试剂，也可以是能够与微囊24表面的物质发生反应的试剂，即微囊24带有可以使第一粘合剂22固化的成分，以实现更牢固的粘合。第一粘合剂22可在管状外壁21的内表面上需要与生物组织构建体层进行连接的区域进行整体涂覆。

优选地，第一粘合剂22为生物胶，微囊24表面的物质中带有阴离子，生物胶能够与微囊24表面的阴离子发生反应并凝固，从而以使微囊24与管状外壁21实现更牢固的粘合。

(3)构建第一个生物组织构建体层：

首先，如图2所示，控制装有第一粘合剂22的粘合剂涂覆部件1移开，并控制装有第二粘合剂23的粘合剂涂覆部件1移动至与管状外壁21对准，在管状外壁21内表面的最底层涂覆一圈第二粘合剂23。第二粘合剂23可以是通过自身粘性实现粘合的试剂，也可以是能够与微囊24表面的物质发生反应的试剂，反应原理可以与第一粘合剂22可以相同，也可以不同。

接着，参考3所示，控制装有第二粘合剂23的粘合剂涂覆部件1移开，并将限位部件5移动至第一限位段52与管状外壁21相对应的位置。此时可控制微囊吸附部件8定位至待放置微囊24的空缺位B，参见图7，放置后的微囊24能够同时与侧面的第一粘合剂22和底面的第二粘合剂23粘合，在需要放置下一个微囊24时，控制打印平台旋转一个角度，直至形成在管腔组织构建体2长度方向上的第一圈微囊24。优选地，在形成第一圈微囊24后，可以静置预设时间，有利于微囊24表面的物质与管状外壁21内表面的第一粘合剂22充分接触，并发生相互作用，从而将微囊24更牢固地粘合在管状外壁21内表面。

然后，移开限位部件5并参考图2所示的过程在长度方向上第一圈微囊24的上表面涂覆一层第二粘合剂23，再采用限位部件5定位并参考图3所示的过程在第二粘合剂23的表面放置一圈微囊24，如此交替进行，如图3所示，直至形成沿厚度方向的第一个生物组织构建体层。

(4)在第一个生物组织构建体层的内表面涂覆第二粘合剂23：

如图4所示，控制装有第二粘合剂23的粘合剂涂覆部件1移动至与管状外壁21对准，在沿厚度方向第一个生物组织构建体层的整个内表面上，涂覆第二粘合剂23，用于粘合第二个生物组织构建体层。这一步骤用于实现厚度方向上相邻个生物组织构建体层之间的粘合

(5)构建第二个生物组织构建体层：

第二个生物组织构建体层的构建过程可按照步骤(3)给出的方法进行，不同之处在于，在放置微囊24时需将限位部件5需要移动至第二限位段53与管状外壁21相对的位置。

(6)取下管腔组织构建体2：

待生物组织构建体层全部形成后，关闭负压装置，将管腔组织构建体2从支撑部件3的内孔中取出。

在打印装置工作的过程中，控制部件用于控制打印装置动作，例如：可控制限位部件5的移动、打印平台的旋转、微囊吸附部件8及粘合剂涂覆部件1的移动和动作执行等，能够实现打印装置的自动化工作。

在通过本实用新型管腔组织构建体的打印装置制备管腔组织构建体2时，需要用到管状外壁21，并通过微囊24形成生物组织构建体层，下面将分别对管状外壁21和微囊24的形式作详细描述。

1、管状外壁21：

优选地，管状外壁21由生物相容性材料制得。

优选地，生物相容性材料包含生物可降解材料。本实用新型中，使用生物可降解材料制备管状外壁21，可以使得人工组织前体在植入受试者体内后的不断生长过程中，管状外壁21逐步降解，最终使得人工组织与被植入者的自体组织完全融合成一体。

优选地，所述生物可降解材料选自合成可降解材料(例如脂肪族聚酯(例如聚乳酸(PLA)，聚己内酯(PCL)，聚羟基烷酸酯(PHAs)，聚羟基戊酸酯(PHV)，聚羟基丁酸酯(PHB)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS))，聚羟基乙酸(PGA)，聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)，聚原酸酯(POE)，可降解性聚氨酯(例如淀粉改性聚氨酯)，聚乙烯醇，聚对二氧环己酮，聚对二氧杂环己酮，聚二氧杂环己烷酮，聚碳酸丁二醇酯，聚磷腈，以及其任何组合)。

优选地，生物相容性材料还包含生物不可降解材料(例如尼龙，涤纶，聚丙烯，聚乙烯，聚四氟乙烯，硅橡胶，氟硅橡胶，天然橡胶，聚丙烯酸酯，芳香族聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))，非降解性聚氨酯，聚醚醚酮，聚丙烯腈，聚硅氧烷，聚甲醛，聚氯乙烯，以及其任何组合)。

2、微囊24：

本实用新型的微囊的尺寸可以根据实际需要进行选择，而不受特别限制。球形微囊的尺寸通常可以通过其直径来进行明确定义。在严格定义的情况下，术语“直径”不能用于描述非球形的结构。然而，在本实用新型中，也使用术语“直径”来描述非球形的微囊的尺寸。在此情况下，术语“直径”表示，与非球形的微囊具有相同体积的球形微囊的直径。换言之，在本实用新型中，使用球形微囊的直径来描述具有相同体积的非球形的微囊的尺寸。因此，在某些优选的实施方案中，本实用新型微囊的尺寸(即，本文所定义的直径)可以为20-2000μm，例如30-1900μm，40-1800μm，50-1700μm，60-1600μm，70-1500μm，80-1400μm，90-1300μm，100-1200μm，200-1000μm，300-800μm，400-600μm，100-500μm。在某些优选的实施方案中，本实用新型微囊的尺寸(即，本文所定义的直径)可以为20-30、30-50、50-100、100-150、150-200、200-250、250-300、300-350、350-400、400-450、450-500、500-600、600-700、700-800、800-900、900-1000、1000-1500、1500-2000、20-50、20-100、100-200、200-400、500-600、600-800、800-1000、或1000-2000μm。在某些优选的实施方案中，本实用新型微囊的尺寸(即，本文所定义的直径)为至少20、30、50、100、120、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900、1000、1500、或2000μm。

本实用新型的微囊的形状可以根据实际需要进行选择，而不受特别限制。例如，本实用新型微囊可以是球形，或者任何期望的形状(例如立方体，矩形棱柱，六棱柱，圆柱，或不规则的形状)。例如，一些形状(例如球形，立方体，矩形棱柱，六棱柱)可用于实现微囊在构建体中的紧密堆积。

在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊为固体或半固体。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊为凝胶态。例如，本实用新型的微囊的核层和/或壳层可以为凝胶态。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊包含水凝胶。在某些优选的实施方案中，所述水凝胶包含海藻酸盐，琼脂糖，明胶，壳聚糖，或其它水溶性或亲水性聚合物。

在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊以混合物的形式存在。在此类实施方案中，微囊可以与混合物中的另一微囊接触或融合。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊是分离的微囊。例如，在某些实施方案中，微囊不与其他的微囊直接接触。在某些优选的实施方案中，本实用新型的分离的微囊提供于容器中。

本实用新型的微囊可使用各种方法来制备。例如，在某些优选的实施方案中，可使用用于制造微球体的方法来制备本实用新型的微囊，例如使用造粒仪来进行制备。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊是在无菌条件下制备的。某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊是在GMP工作间中制备的。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊在即将使用前被制备。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊在制备后贮存于4℃，例如贮存3小时、6小时、12小时、1天、2天、或3天。

本实用新型微囊包含的细胞的种类可以根据实际需要进行选择，而不受特别限制。优选地，所述微囊中包含内皮细胞(例如血管内皮细胞)、平滑肌细胞(例如血管平滑肌细胞)和/或未分化的细胞。

优选地，所述微囊中的细胞为未分化的细胞，例如干细胞(例如脂肪间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、诱导多能干细胞和胚胎干细胞)。

优选地，所述未分化的细胞能够分化为内皮细胞和/或平滑肌细胞。

优选地，所述未分化的细胞选自干细胞(例如脂肪间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、诱导多能干细胞和胚胎干细胞)和祖细胞(例如内皮祖细胞)中的一种或多种。

本实用新型微囊包含的细胞的来源可以根据实际需要进行选择，而不受特别限制。优选地，所述细胞获自动物，例如哺乳动物，例如人、猿、猴、大猩猩、牛、猪、犬、绵羊和山羊。

优选地，所述细胞来源于选自下述的组织：结缔组织(例如，疏松结缔组织、致密结缔组织、弹性组织、网状结缔组织和脂肪组织)、肌肉组织(例如，骨骼肌、平滑肌和心肌)、泌尿生殖组织、胃肠组织、肺组织、骨组织、神经组织和上皮组织(例如，单层上皮和复层上皮)、内胚层来源的组织、中胚层来源的组织和外胚层来源的组织。

本实用新型微囊包含的细胞的数量可以根据实际需要进行选择，而不受特别限制。例如，本实用新型微囊的核层各自独立地可以包含1-10⁶个细胞，例如10-900、20-800、30-700、40-600、50-500、60-400、70-300、80-200、10-100个、10-10³个、10-10⁴个、10-10⁵个、10-10⁶个细胞。在某些优选的实施方案中，本实用新型微囊包含至少1、2、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、2000、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10⁴、2x10⁴、3x10⁴、4x10⁴、5x10⁴、6x10⁴、7x10⁴、8x10⁴、9x10⁴、10⁵、2x10⁵、3x10⁵、4x10⁵、5x10⁵、6x10⁵、7x10⁵、8x10⁵、9x10⁵、或10⁶个细胞。在某些优选的实施方案中，本实用新型微囊包含1-2、2-4、4-6、6-8、8-10、10-15、15-20、20-25、25-30、30-40、40-50、50-60、60-70、70-80、80-90、90-100、100-150、150-200、200-300、300-400、400-500、500-1000、1000-2000、2000-3000、3000-4000、4000-5000、5000-10⁴、10⁴-2x10⁴、2x10⁴-3x10⁴、3x10⁴-4x10⁴、4x10⁴-5x10⁴、5x10⁴-10⁵、10⁵-2x10⁵、2x10⁵-3x10⁵、3x10⁵-4x10⁵、4x10⁵-5x10⁵、5x10⁵-10⁶、1-10、2-10、2-5、5-10、10-20、20-30、30-50、2-25、25-50、2-50、50-100、100-200、50-250、250-500、500-2000、2-100、2-500、或2-2000个细胞。

在某些优选的实施方案中，除了如上描述的内皮细胞、平滑肌细胞和/或未分化的细胞之外，所述微囊包裹的细胞还包括额外细胞。在某些优选的实施方案中，所述额外细胞来源于选自下述的组织：结缔组织(例如，疏松结缔组织、致密结缔组织、弹性组织、网状结缔组织和脂肪组织)、肌肉组织(例如，骨骼肌、平滑肌和心肌)、泌尿生殖组织、胃肠组织、肺组织、骨组织、神经组织和上皮组织(例如，单层上皮和复层上皮)、内胚层来源的组织、中胚层来源的组织和外胚层来源的组织。在某些优选的实施方案中，所述额外细胞选自肌肉细胞(例如，骨骼肌细胞、心肌细胞、平滑肌细胞和成肌细胞)、结缔组织细胞(例如，骨细胞、软骨细胞、成纤维细胞以及分化为成骨细胞、软骨细胞或淋巴组织的细胞)、骨髓细胞、皮肤细胞、上皮细胞、乳腺细胞、血管细胞、血细胞、淋巴细胞、神经细胞、许旺细胞、胃肠细胞、肝细胞、胰细胞、肺细胞、气管细胞、角膜细胞、泌尿生殖细胞、肾细胞、脂肪细胞、实质细胞、周细胞、间皮细胞、基质细胞、内胚层来源的细胞、中胚层来源的细胞、外胚层来源的细胞、癌来源的细胞、细胞系、或其任何组合。

优选地，本实用新型的微囊包含细胞和包裹所述细胞的核层。优选地，所述核层能够为细胞的生命活动提供微环境。在某些优选的实施方案中，微囊提供了适合细胞粘附和伸展的空间结构和微环境，从而细胞在该结构内能够正常进行增殖、分化、迁移、分泌或新陈代谢。所述微环境指细胞所生长的环境，其包含的要素包括物理因素，比如空间结构、力学强度、温度、湿度、渗透压等；化学因素，比如酸碱度、离子浓度等；生物因素，包括细胞、细胞因子等。这些要素共同构成细胞生命活动的环境，并对在这个环境中生长的细胞的增殖、分化、迁移、分泌和新陈代谢进行动态调控。优选地，所述核层能够为细胞的生命活动提供营养物质。

优选地，所述核层地由生物相容性材料制成。

在某些优选的实施方案中，所述微囊还包含封装所述核层的壳层。

在某些优选的实施方案中，微囊的壳层为包裹的细胞提供了力学保护。在某些优选的实施方案中，所述微囊或微囊的壳层具有一定的力学强度，从而能够实现立体堆积。在本实用新型中，特别优选地，微囊及其壳层具有适当的力学保护性能(例如，具有合适的硬度和/或弹性模量)。一方面，微囊内的细胞在操作过程中(例如，在3D打印过程中)易于因外界压力或剪切力的伤害而受损或死亡。因此，如果微囊及其壳层的硬度和/或弹性模量太低，那么将导致微囊内的细胞存活率在人工操作后显著下降，进而导致微囊的应用受到限制，或者需要使用大量的细胞。另一方面，如果微囊及其壳层的硬度和/或弹性模量太高，那么将导致微囊内的细胞的伸展、迁移受到限制，并且阻碍不同微囊的细胞之间建立细胞连接，不利于构建有机的整体(例如，人工组织)。因此，适当的力学保护性能不仅使得能够对本实用新型的微囊进行各种操作(例如进行3D生物打印，进行微囊的精确排布等)，而且有利于微囊内的细胞伸展、迁移、建立细胞连接，并形成有机的构建体(例如人工组织)，因此，是特别优选的。

在某些优选的实施方案中，本实用新型微囊的核层和/或壳层各自任选地经过处理(例如使用核层固定液或壳层固定液进行处理，例如，以改善核层或壳层的力学性能)

在某些优选的实施方案中，所述微囊、微囊的核层或微囊的壳层各自独立地具有约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.15、0.2、0.3、或0.4GPa的硬度。在某些优选的实施方案中，所述微囊或微囊的壳层微囊、微囊的核层或微囊的壳层各自独立地具有0.01-0.02、0.02-0.03、0.03-0.04、0.04-0.05、0.05-0.06、0.06-0.07、0.07-0.08、0.08-0.09、0.09-0.1、0.1-0.15、0.15-0.2、0.2-0.3、0.3-0.4、0.01-0.4、0.01-0.05、0.05-0.1、0.1-0.2、0.2-0.4、0.05-0.15、或0.06-0.1GPa的硬度。在某些优选的实施方案中，所述微囊、微囊的核层或微囊的壳层具有约0.083GPa的硬度。在某些优选的实施方案中，所述微囊、微囊的核层或微囊的壳层各自独立地具有约0.01、0.05、0.1、0.5、0.8、1、1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.4、2.8、3.2、4、10、20、30、40、50、80、或100MPa的弹性模量。在某些优选的实施方案中，所述微囊、微囊的核层或微囊的壳层各自独立地具有0.01-0.05、0.05-0.1、0.1-0.5、0.5-0.8、0.8-1、1-1.2、1.2-1.4、1.4-1.6、1.6-1.8、1.8-2、2-2.4、2.4-2.8、2.8-3.2、3.2-4、4-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-80、80-100、0.5-4、0.5-1、1-1.5、1.5-2、2-3、0.8-1.6、1.4-2.4、0.8-3.2、0.01-100、1-100、10-100、或0.5-50MPa的弹性模量。核层或壳层的力学保护作用(例如，硬度和弹性模量)可通过对核层或壳层的组分和/或含量的配置来控制。

在某些优选的实施方案中，所述壳层也能够为细胞的生命活动提供微环境，例如营养物质。在某些优选的实施方案中，所述壳层由生物相容性材料制成。

在某些优选的实施方案中，用于制备核层和壳层的生物相容性材料可以是相同的或不同的。然而，特别优选地，根据其预期的目的，核层和壳层具有不同的组成。不拘于理论限制，通常认为，壳层提供了主要的力学保护作用，而核层则提供了细胞生命活动所需的主要的营养成分和微环境。因此，在某些优选的实施方案中，与壳层相比，核层具有更多的营养物质。在某些优选的实施方案中，与核层相比，壳层具有较低的降解速率，但具有更高的硬度和/或弹性模量。在某些优选的实施方案中，壳层中不包含细胞。

在某些优选的实施方案中，核层和壳层分别以不同的重量比包含相同的生物相容性材料。换言之，核层和壳层可以由相同的生物相容性材料制成，但以不同的重量比包含生物可降解材料。

在某些优选的实施方案中，所述壳层各自独立地是通透性的。例如，所述壳层对于水，氧气，和营养物质(糖类例如葡萄糖，脂肪，蛋白质，氨基酸，短肽，矿物质，维生素、细胞因子、核苷酸等)是通透性的。

一般认为，半通透的(即，选择通透的)壳层的使用可能是有利的，因为其能够使得水，氧气，葡萄糖，矿物质，和氨基酸等营养物质透过壳层，进入核层，并提供给细胞，并且能够阻止对细胞有害的物质(例如来自宿主免疫系统的抗体蛋白)进入核层。然而，在本实用新型的微囊中，通透性壳层的使用是优选的和有利的。特别地，通透性的壳层使得各种营养物质(包括大分子和小分子营养物质，例如葡萄糖，脂肪，蛋白质，氨基酸，短肽，矿物质，维生素、细胞因子、核苷酸等)能够更加容易、顺畅地进行交换，避免局部区域的细胞无法获得充足的营养物质。例如，当使用本实用新型的微囊构建大尺寸的人工组织时，通透性的壳层将能够促进各种营养物质的交换，促进人工组织内部/核心区域的微囊内的细胞获得充足的营养物质。此外，通透性的壳层有利于不同微囊之间的细胞进行信号传递和建立细胞连接。特别地，细胞在生长过程中会分泌多种物质(包括细胞外基质的某些组分和多种信号分子)，与邻近的、甚至远端的细胞进行信号传递和/或物质交流，并由此对细胞自身的生命活动以及邻近的、甚至远端的细胞的生命活动产生影响或进行调控。因此，如果使用选择通透性的壳层的话，那么细胞之间的信号传递和/或物质交流将有可能受到影响/阻碍，例如细胞分泌的某些大分子信号物质(例如细胞因子蛋白)可能无法透过壳层，从而可能阻碍不同微囊之间的细胞信号的传递和细胞连接的建立，不利于构建有机的整体(例如，人工组织)。因此，通透性壳层的使用对于本实用新型的微囊而言是优选的。在本实用新型中，表述“通透性壳层”意指，各种小分子和大分子物质(例如蛋白质)能够自由通过壳层。例如，在某些优选的实施方案中，所述壳层对于分子量在5000kDa以下的分子是通透的。例如，在某些实施方案中，所述壳层对于分子量在200kDa以下或分子量在200kDa-300kDa、300kDa-400kDa、400kDa-500kDa、500kDa-800kDa、800kDa-1000kDa、1000kDa-1500kDa、1500kDa-2000kDa、2000kDa-3000kDa、3000kDa-4000kDa或4000kDa-5000kDa范围内的分子是通透的。在某些实施方案中，所述壳层对于免疫球蛋白(例如IgG、IgM、IgA、IgD、IgE)是通透的。

在某些优选的实施方案中，所述壳层各自独立地具有用于微囊内外物质交换的通道或孔。在某些优选的实施方案中，营养物质(糖类例如葡萄糖，脂肪，蛋白质，氨基酸，短肽，矿物质，维生素、细胞因子、核苷酸等)通过所述通道或孔扩散进入所述微囊内。在某些优选的实施方案中，所述通道的直径为至少10、20、50、100、150、200、250、300、350、400、或500nm。在某些优选的实施方案中，所述通道的直径为例如1nm-5μm；10nm-2μm；100nm-1μm；200-800nm等。在某些优选的实施方案中，所述孔的直径为至少100、200、400、600、800、1000、1500、2000、4000、或5000nm。

本实用新型的微囊的壳层的厚度可以根据实际需要进行选择，而不受特别限制。例如，本实用新型微囊的壳层的厚度各自独立地可以为1-20μm，例如5-15μm，例如8-12μm。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊的壳层的厚度各自独立地可以为约0.1、0.5、1、2、5、10、15、20、25、30、或50μm。在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊的壳层的厚度各自独立地可以为0.1-0.5、0.5-1、1-2、2-5、5-10、10-15、15-20、20-25、25-30、30-50、50-100、100-200、200-300、300-400、400-500、0.1-1、1-5、1-10、5-10、10-20、10-30、5-20、或1-20μm。

在某些优选的实施方案中，本实用新型的微囊的壳层不包含细胞。

优选地，本实用新型所述的生物相容性材料包含生物可降解材料。

在本实用新型中，使用生物可降解材料来制备微囊是特别优选的。特别地，对于微囊在制备人工组织前体中的用途而言，无法降解的材料的使用是不利的。这是因为，一方面，这些无法降解的材料将被保留在所获得的人工组织中，从而限制人工组织的应用；另一方面，这些无法降解的材料将阻碍不同微囊的细胞之间建立细胞连接，不利于构建有机的整体(例如，人工组织)。因此，生物可降解材料在壳层中的使用对于利用微囊来制备人工组织前体是特别有利的和优选的。

在本实用新型的实施方案中，用于制备微囊的生物可降解材料可以是天然存在的(例如来源于动植物的天然存在的生物可降解材料，例如胶原蛋白，纤维蛋白，壳聚糖，海藻酸盐，淀粉，透明质酸，层粘连蛋白，琼脂糖，明胶，葡聚糖，以及其任意组合)，人工合成的，重组产生的，经过改性的，或者其任何组合。

在某些优选的实施方案中，用于制备微囊的所述生物可降解材料是天然存在的可降解生物材料。优选地，所述天然存在的可降解生物材料，选自胶原蛋白，纤维蛋白，壳聚糖，海藻酸盐(例如海藻酸钠或海藻酸钙)，淀粉，透明质酸，层粘连蛋白，琼脂糖，明胶，葡聚糖，甲壳素，纤维素(如羧甲基纤维素，氧化再生纤维素，细菌纤维素)，蚕丝蛋白，硫酸软骨素，肝素，纤维蛋白原，纤连蛋白，粘多糖，粘液素，以及其任意组合。在某些优选的实施方案中，用于制备微囊的所述生物可降解材料是经过改性的可降解生物材料，例如经过改性的海藻酸盐，例如氧化海藻酸盐(例如氧化海藻酸钠)，改性明胶(如双醛淀粉DAS交联改性明胶)，以及其任意组合。

在某些优选的实施方案中，用于制备微囊的所述生物可降解材料是合成的可降解生物材料，例如聚磷腈，聚丙烯酸及其衍生物(例如聚甲基丙烯酸，丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物)，聚乳酸(PLA)，聚羟基乙酸(PGA)，聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)，聚原酸酯(POE)，聚己内酯(PCL)，聚羟基丁酸酯(PHB)，聚氨基酸(例如聚赖氨酸)，可降解性聚氨酯(如淀粉改性聚氨酯)，聚羟基烷酸酯(PHAs)，聚羟基戊酸酯(PHV)，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，聚乙烯醇，聚对二氧环己酮，聚对二氧杂环己酮，聚二氧杂环己烷酮，聚碳酸丁二醇酯，以及其任何组合。在某些优选的实施方案中，用于制备微囊的所述生物可降解材料能够被酶(例如细胞分泌的酶)所降解。不同的生物可降解材料的降解速率差异很大，其范围可以为一个月到数年。然而在本实用新型中，特别优选地，用于制备壳层的生物可降解材料在不超过1个月的时间内降解，例如在不超过30天、不超过25天、不超过20天、不超过15天、不超过10天、不超过5天、不超过4天、不超过3天、不超过2天、或不超过1天的时间内降解。例如，用于制备微囊的生物可降解材料可以在1-2天，2-3天，3-4天，4-5天，5-10天，10-15天，15-20天，20-25天，或25-30天的时间内降解。特别优选地，用于制备微囊的生物可降解材料在不超过10天的时间内降解。降解速率与生物可降解材料的分子组成、分子量大小和分子排列(例如，直链或支链)密切相关。一般情况下，分子量越高、分子排列越紧密，降解时间越长。因此，微囊的降解速率可通过对壳层的组分和/或含量的配置来控制。例如，为了获得更快的降解速率，可使用低含量(例如低于0.5％、1％、2％、3％、4％、或5％)的生物可降解材料、低分子量(例如低于500Da、1kDa、2kDa、3kDa、5kDa、或10kDa)的生物可降解材料，和/或具有疏松分子排布的生物可降解材料。为了获得更慢的降解速率，可使用高含量(例如高于0.5％、1％、2％、3％、4％、或5％)的生物可降解材料、高分子量(例如高于500Da、1kDa、2kDa、3kDa、5kDa、或10kDa)的生物可降解材料，和/或具有紧密分子排布的生物可降解材料。另外，还可通过改变微囊的结构(如：多层包裹、表面多孔、孔隙率大小、比表面积等)来调节生物可降解材料的降解速率。此外，生物可降解材料的降解速率还可以通过改变合成该材料的聚合方式和共聚物比例来进行调节；或者，可通过对该材料的交联来进行调节。此外，用于制备微囊的生物可降解材料的降解速率还可受细胞生命活动的影响。

在本实用新型中，特别优选的是，微囊内的细胞能够生长、伸展、增殖、迁移，并与其他微囊内的细胞建立细胞连接，形成有机的构建体(例如人工组织)。因此，在某些优选的实施方案中，所述微囊在相对短的时间(例如不超过30天的时间内，例如不超过10天的时间内)降解，以促进不同微囊之间的细胞连接的建立，避免阻碍或影响不同微囊之间的细胞建立相互的细胞连接。在某些优选的实施方案中，所述微囊在不超过30天、不超过25天、不超过20天、不超过15天、不超过10天、不超过5天、不超过4天、不超过3天、不超过2天、或不超过1天的时间内降解。例如，所述微囊可以在1-2天，2-3天，3-4天，4-5天，5-10天，10-15天，15-20天，20-25天，或25-30天的时间内降解。

各种生物可降解材料是本领域技术人员已知的，并且其降解性能已被进行了广泛研究。参见例如，Alexander D.Augst,Hyun Joon Kong,David J.Mooney,AlginateHydrogels as Biomaterials,Macromol.Biosci.2006,6,623-633，其通过引用并入本文。

在某些优选的实施方案中，所述微囊的降解能够提供维持或促进所述细胞的生命活动的微环境，例如营养物质。在某些优选的实施方案中，壳层的降解产物为小分子化合物，例如有机酸、单糖(例如葡萄糖)、寡糖、氨基酸、脂质等。此类降解产物可参与到细胞的新陈代谢活动中，用于合成细胞外基质或转化为活动所需的能量。

在某些优选的实施方案中，用于制备微囊的生物可降解材料及其降解产物对于细胞是无毒的，和/或对于宿主是非免疫原性的。

在某些优选的实施方案中，用于制备微囊的生物可降解材料含有细胞外基质或其类似物(例如弹性蛋白)。细胞外基质或其类似物(例如弹性蛋白)的使用能够为微囊内的细胞的生命活动(特别是细胞的生长、粘附、伸展，以及细胞间连接的建立)提供类似于体内的有利的微环境，从而是优选的。

在某些优选的实施方案中，用于制备微囊的生物可降解材料选自胶原蛋白(例如I型，II型，III型胶原蛋白)、纤维蛋白、壳聚糖、海藻酸盐(例如海藻酸钠或海藻酸钙)、氧化海藻酸盐(例如氧化海藻酸钠)、淀粉、透明质酸，层粘连蛋白，弹性蛋白，明胶、葡聚糖、聚氨基酸(例如聚赖氨酸)、琼脂糖，或其任何组合。

在某些优选的实施方案中，所述微囊包含海藻酸盐(例如海藻酸钠或海藻酸钙)，例如包含海藻酸钙和明胶，任选地还包含弹性蛋白。

在某些优选的实施方案中，所述微囊包含海藻酸盐(例如海藻酸钠或海藻酸钙)和明胶。

在某些优选的实施方案中，所述微囊包含海藻酸盐(例如海藻酸钠或海藻酸钙)，例如包含海藻酸钙和明胶，任选地还包含弹性蛋白。在某些优选的实施方案中，所述微囊包含氧化海藻酸盐(例如氧化海藻酸钠)。在某些优选的实施方案中，所述微囊包含海藻酸盐(例如海藻酸钠或海藻酸钙)和琼脂糖。

在某些优选的实施方案中，可使用氧化的海藻酸盐(例如氧化的海藻酸钠和氧化的海藻酸钙)来制备微囊，并且可通过控制海藻酸盐的氧化度来调节其降解速度，从而使微囊的降解速度与包裹在其中的细胞生长速度相匹配。

在某些优选的实施方案中，所述微囊还包含额外的试剂，例如，营养物质、细胞外基质、细胞因子和/或药物活性成分。优选地，所述额外的试剂能够调控(例如促进)细胞的增殖、分化、迁移、分泌和/或新陈代谢。在某些优选的实施方案中，所述微囊包含至少一种(例如1、2、3、4、5或更多种)能够调控(例如促进)细胞的增殖、分化、迁移、分泌和/或新陈代谢的额外的试剂。在某些优选的实施方案中，所述微囊能够以受控的方式释放所述额外的试剂。

在某些优选的实施方案中，所述营养物质包括但不限于，核苷酸，氨基酸，多肽，碳水化合物(例如单糖，寡糖，多糖)，脂质，维生素等。

在某些优选的实施方案中，细胞外基质选自多糖，例如糖胺聚糖、蛋白聚糖；结构蛋白，例如胶原和弹性蛋白；粘着蛋白，例如纤粘连蛋白和层粘连蛋白。

在某些优选的实施方案中，所述细胞因子可以是用于调控细胞的增殖、分化、迁移、分泌和/或新陈代谢的细胞因子，包括但不限于：

(1)与细胞生长相关的细胞因子，例如胰岛素、类胰岛素生长因子(如IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ)、转化生长因子(如TGFα和TGFβ)、血管内皮生长因子、表皮生长因子、成纤细胞生长因子、血小板来源生长因子、骨肉瘤来源生长因子、生长激素释放抑制因子、神经生长因子、白细胞介素(如IL-1、IL-11、IL-3)、红细胞生长素、集落刺激因子、皮质醇、甲状腺素，或其任何组合；

(2)与细胞分化相关的细胞因子，例如Oct3/4，Sox2，Klf4，c-Myc，GATA4，TSP1，β-甘油磷酸钠，地塞米松，维生素C，胰岛素，IBMX，吲哚美锌，血小板衍生生长因子BB(PDGF-BB)，5-氮杂胞苷，或其任何组合；

(3)与细胞迁移相关的细胞因子，例如环磷酸腺苷，三磷酸磷脂酰肌醇，基质细胞衍生因子-1、N-钙粘蛋白，核因子κB，骨连接素，血栓素A2，Ras，或其任何组合；和/或

(4)与细胞新陈代谢相关的细胞因子，例如胰岛素生长因子1、TRIP-Br2、DKK-1、sRANKL、OPG、TRACP-5b、ALP、SIRT1(2-7)、PGC-1α，PGC-1β、OPG、IL-3、IL-4、IL-6、TGF-β、PGE2、G-CSF、TNF-α，或其任何组合。

在某些优选的实施方案中，所述药物活性成分为能够调控(例如促进)细胞的增殖、分化、迁移、分泌和/或新陈代谢的试剂。在某些优选的实施方案中，所述药物活性成分选自rhIL-2、rhIL-11、rhEPO、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、G-CSF、GM-CSF、rHuEPO、sTNF-R1、和rhTNF-α。

优选地，所述微囊包含能够诱导未分化的细胞向平滑肌细胞或内皮细胞分化的细胞因子，例如TGF-a1、PDGF-BB、VEGF或b-FGF。

在某些优选的实施方案中，所述微囊包括：脂肪干细胞和包裹所述脂肪干细胞细胞的核层，优选地，所述核层由生物可降解材料制成；优选地，所述核层提供诱导脂肪干细胞向内皮细胞细胞或平滑肌细胞分化的微环境(例如，所述核层包含诱导脂肪干细胞向内皮细胞或平滑肌细胞分化的诱导因子)。在某些优选实施方案中，所述诱导脂肪干细胞向平滑肌细胞分化的诱导因子选自TGF-a1和PDGF-BB。在某些优选实施方案中，所述诱导脂肪干细胞向内皮细胞分化的诱导因子选自VEGF和b-FGF。

在某些优选的实施方案中，所述微囊包括：脂肪干细胞，包裹所述脂肪干细胞细胞的核层，和，封装所述核层的壳层；优选地，所述核层和壳层各自独立地由生物可降解材料制成；优选地，所述核层提供诱导脂肪干细胞向内皮细胞细胞或平滑肌细胞分化的微环境(例如，所述核层包含诱导脂肪干细胞向内皮细胞或平滑肌细胞分化的诱导因子)。在某些优选实施方案中，此类微囊的壳层也提供诱导脂肪干细胞向内皮细胞或平滑肌细胞分化的微环境(例如，所述壳层包含诱导脂肪干细胞向内皮细胞或平滑肌分化的诱导因子)。在某些优选实施方案中，所述诱导脂肪干细胞向平滑肌细胞分化的诱导因子选自TGF-a1和PDGF-BB。在某些优选实施方案中，所述诱导脂肪干细胞向内皮细胞分化的诱导因子选自VEGF和b-FGF。

下面将给出一个具体实施例来说明本实用新型的管腔组织构建体所能达到的生物学性能，该实施例可手工构建生物砖(为一种形式的微囊)-膨体聚四氟乙烯人工血管前体，并将人工血管前体在体内进行培养和检测，以获得此种管腔组织构建体的生物学性能。

1、具体制备过程

(1)将生物砖浸泡于5％的纤维蛋白原溶液中5分钟，随后去除纤维蛋白原溶液，加入H-DMEM培养基继续浸泡5分钟。

(2)截取长度为1cm的膨体聚四氟乙烯人工血管(戈尔人工血管，型号：S0604，流水号：3425)，作为管状外壁21，吸取8μl医用胶(白云医用胶医用EC型)，均匀涂抹于膨体聚四氟乙烯人工血管内壁。

(3)将生物砖逐一贴附于膨体聚四氟乙烯人工血管内壁，在医用胶的作用下，生物砖与膨体聚四氟乙烯人工血管牢固粘合在一起，形人工血管前体。

2、体内培养和检测

将人工血管前体植入恒河猴体内14天后取材，使用免疫组化染色进行检测，结果如图9A和9B所示。

图9A为α-SMA染色结果，如图中粗箭头所指，人工血管中有脂肪干细胞向平滑肌细胞进行分化。

该实施例的步骤(3)中，可在手工放置生物砖之前，在人工血管内部放置限位部件5，以使限位部件5的外壁和人工血管的内壁之间形成容纳生物砖的通道，再将生物砖逐一放在通道内并贴附于膨体聚四氟乙烯人工血管内壁，能够提高生物砖的放置精度和放置成功率，从而使人工血管前体获得更好的生物学性能。

进一步地，在手工制备人工血管前体的基础上，可采用同样的制作原理，采用本发明的打印装置来通过机械制备的方式获得人工血管前体，具体如下：

1、具体制备过程

(2)截取长度为1cm的膨体聚四氟乙烯人工血管，作为管状外壁21，通过粘合剂涂覆部件1吸取8μl医用胶(白云医用胶医用EC型)，均匀涂抹于膨体聚四氟乙烯人工血管内壁。

(3)在人工血管内部放置限位部件5，使限位部件5的外壁和人工血管的内壁之间形成容纳生物砖的通道。

(4)通过微囊吸附部件8将生物砖逐一贴附于膨体聚四氟乙烯人工血管内壁，在医用胶的作用下，生物砖与膨体聚四氟乙烯人工血管牢固粘合在一起，形人工血管前体。

该实施例通过打印装置制备人工血管前体，由于和手工制备利用了同样的制备原理，因而可推定也能达到通过手工制备的人工血管前体的生物学性能。除此之外，通过打印装置制备人工血管前体还能够提高操作过程的可控性和操作精度，因而能提高制备人工血管前体的重复性，易于实现标准化制备。

以上对本实用新型所提供的一种管腔组织构建体的打印装置进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，打印装置包括控制部件和限位部件(5)，所述控制部件能够在需要打印微囊(24)时控制所述限位部件(5)定位至与管状外壁(21)的内表面相对的位置，以在所述限位部件(5)的外壁与管状外壁(21)的内表面或相邻生物组织构建体层之间形成与微囊(24)尺寸适配的通道，从而对进入所述通道内的所述微囊(24)进行限位。

2.根据权利要求1所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述限位部件(5)包括柱体结构，所述柱体结构的外壁能够与所述管状外壁(21)的内表面或相邻所述生物组织构建体层之间形成与所述微囊(24)尺寸适配的通道。

3.根据权利要求2所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，管腔组织构建体(2)包括多个生物组织构建体层，所述限位部件(5)包括多个截面尺寸不同的限位段，所述控制部件能够在需要打印不同的生物组织构建体层时控制所述限位部件(5)移动至相应的所述限位段。

4.根据权利要求2所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，管腔组织构建体(2)包括多个生物组织构建体层，所述打印装置包括多个截面尺寸不同的所述限位部件(5)，能够在需要打印不同的生物组织构建体层时选择匹配的所述限位部件(5)。

5.根据权利要求1所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，还包括定位部件(6)，用于对所述限位部件(5)进行定位。

6.根据权利要求5所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述定位部件(6)采用柔性材料制成，能够适应于不同尺寸的所述限位部件(5)。

7.根据权利要求1所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述限位部件(5)的外壁上局部设有凸起结构，所述凸起结构能够局部占用所述微囊(24)的位置，以形成侧壁上带有开口的管腔组织构建体(2)。

8.根据权利要求1所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，还包括微囊吸附部件(8)，所述微囊吸附部件(8)能够将微囊(24)置于所述通道内。

9.根据权利要求8所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述微囊吸附部件(8)能够通过视觉定位装置放置所述微囊(24)。

10.根据权利要求8所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述微囊吸附部件(8)能够在预设程序的控制下放置所述微囊(24)。

11.根据权利要求1所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，还包括粘合剂涂覆部件(1)，用于将粘合剂涂覆在所述管状外壁(21)的内表面或所述微囊(24)上。

12.根据权利要求1所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述限位部件(5)的内部设有供粘合剂流动的流道，所述流道在所述限位部件(5)上设有入口和出口，所述入口供粘合剂从外部进入所述流道，所述出口供粘合剂从所述流道输出，以涂覆在所述管状外壁(21)或所述微囊(24)上。

13.根据权利要求12所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述限位部件(5)包括柱体结构，所述限位部件(5)的内部沿所述柱体结构的长度方向设有主干通道(54)，所述限位部件(5)的侧壁上设有分支通道(55)，所述分支通道(55)与所述主干通道(54)相互连通形成所述流道，所述主干通道的入口形成所述流道的入口上，所述分支通道出口形成所述流道的出口。

14.根据权利要求1所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，还包括支撑部件(3)，所述支撑部件(3)用于对所述管状外壁(21)进行支撑。

15.根据权利要求14所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，还包括负压装置，所述支撑部件(3)上设有开口(31)，所述负压装置能够通过所述开口(31)向所述管状外壁(21)提供真空吸力，以将所述管状外壁(21)限位在所述支撑部件(3)上。

16.根据权利要求14所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述支撑部件(3)能够沿自身轴线转动实现周向打印，以形成管腔组织构建体(2)。

17.根据权利要求14所述的管腔组织构建体的打印装置，其特征在于，所述支撑部件(3)的轴线垂直于水平面。