JP2021504190A - 滅菌積層造形システム - Google Patents

Abstract

この解決策は、クリーンルーム要件を満たすように設計された３Ｄプリンタを含む。プリンタは、３Ｄバイオプリント用に構成することができる。プリンタを使用して、細胞スキャフォールド、組織移植片、および臓器を作製することができる。プリンタは、アイテムをプリントするための滅菌（またはクリーンルームのような）環境を含むことができる。プリンタは、製作プロセスを外部環境から隔離し、プリントの実行間で滅菌することができる筐体を含むことができる。この解決策は、個別に滅菌してシステムの筐体内に入れることができるプリントキットも含む。【選択図】図１Ａ

Description

［関連出願の相互参照］
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の定めにより、２０１８年４月４日に出願された米国仮特許出願第６２／６５２７５７号、および２０１７年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／５９２２０２号の利益を主張する。前述の各出願は、あらゆる目的で、参照により本明細書に組み込まれる。

積層造形、すなわち３Ｄプリントは、一般に、パターン化された材料の層を互いの上に連続して堆積させることによって物体を「プリント」することを含む。積層造形は、「バイオプリンティング」と呼ばれるプロセスにおいて、作製される構築物内に生物学的機能を有する細胞、タンパク質、または成長因子を含み得る、生物学的コンポーネントまたは構造を生成することができる。バイオプリンティングプロセスは、臨床または医薬用途に適用するためには、優良医薬品製造基準（ＧＭＰ：Ｇｏｏｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅｓ）のガイドラインに準拠する必要があり得る。プリント材料は、プリントノズルの管腔から押し出すことができる。プリント材料は、圧力下で、プリントノズルから押し出すことができる。プリント材料を圧力下で押し出すと、エアロゾル液滴が形成され、プリンタ周辺の環境を汚染する可能性がある。生産プロセスは、特定のステップで構成されるが、これらのステップに限定されない。

臨床または医薬物質をプリントするために、バイオプリンティングプロセスは、滅菌プロセス要件に準拠し、相互汚染を防ぐ必要があり得る。本解決策は、作製プロセス中の相互汚染を実質的に防ぐ滅菌様式で細胞構築物または器官をバイオプリントするシステムおよび方法について記載している。

バイオプリンティングプロセス中に、細胞構築物に対していくつかの試験を実行する必要がある場合がある。実行する試験のいくつかは破壊的である可能性があり、試験した細胞構築物またはその中の細胞に損傷をもたらす可能性がある。本解決策は、細胞構築物に複数の付属体をバイオプリントする。付属体は、細胞構築物の除去可能なサンプルとしてプリントすることができ、細胞構築物内に含まれるものと同じ細胞および材料を含むことができる。所定の時間に、付属体を細胞構築物から除去して試験することができる。付属体は、細胞構築物の代用として役立ち、細胞構築物内の細胞の正常性および増殖への洞察を提供することができる。

本解決策には、生物学的用途または医薬用途におけるクリーンルームの要件を満たすように設計された三次元（３Ｄ）プリンタが含まれる。プリンタは、３Ｄバイオプリンティング用に構成することができる。プリンタは、脱細胞化スキャフォールドまたは臓器テンプレート、細胞スキャフォールド、組織移植片、および多細胞臓器の作製に使用することができる。例えば、プリンタは、皮膚、骨、および軟骨などの細胞組織を生成するために使用することができ、これらは、一般に細胞構築物と呼ばれる。これらの組織構築物は、細胞、成長因子、医薬品、またはそれらの組合せなどの生物学的要素を含むことができる。生物学的要素は、合成または天然ポリマー、タンパク質、または他の生体適合性材料と混合、可溶化、または共押出しすることができる。生物学的要素は、バイオプリント材料（多くの場合、ハイドロゲル）に含めることができ、これは、プリントプロセス前にそれらを混合することによって、あるいは代替的にコーティングまたはインフィルとしてプリントプロセス後に生物学的要素を導入することによってなされる。細胞をポリマー混合物に埋め込んで、生物学的に機能する細胞構築物、組織移植片、または臓器を形成することができる。細胞または他の生物学的要素は、物体をスプレーコーティングすることによって、またはプリントしたテンプレートに生物学的材料を浸透させることによって、プリントしたスキャフォールドまたはテンプレートに導入することができる。プリンタは、カスタムの医薬錠剤および薬品の製造にも使用することができる。

作製する組織移植片は、滅菌環境で作製する。哺乳類（例えば、ヒト）の細胞を、臨床組織の生検材料から単離する。単離する細胞は、一次細胞、前駆細胞、幹細胞、またはそれらの組合せであり得る。細胞は、細胞外マトリックスまたはキャリア流体を機械的および／または化学的に破壊して細胞を放出することによって単離する。収集した細胞は、十分な細胞数が得られるまで、単層培養または３Ｄ培養で一般的に増殖させる。細胞は、最初の単離細胞の収量およびアプリケーションのニーズに応じて、数週間増殖させることができる。作製した組織に所望の細胞機能を得るために、細胞をトランスフェクトするか、または遺伝子編集してゲノムを変更してからプリントすることができる。次に、これらの細胞を、細胞生体材料の混合物用の天然または合成ポリマーと混合することができる。これらに限定されないが、ヒアルロナン、コラーゲン、ゼラチン、コンドロイチン硫酸、アルギン酸、ジェランガム、またはこれらの任意の組み合わせなどのバイオポリマーを使用して、細胞とのポリマー混合物を調製することができる。ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポロキサマー、ポリオキサゾリン、ポリプロピレングリコール、ポリ（Ｌ／Ｄ）ラクチド、ポリグリコリール酸、ポリメタクリレートポリアクリルアミド、またはこれらの組合せもしくはブロックコポリマーなどの合成ポリマー。例えば、アルギン酸とジェランガムのポリマー混合物を使用して細胞を混合し、バイオプリンティングプロセスに適した細胞性ポリマー混合物にすることができる。

軟骨細胞を含むアルギン酸およびジェランガムなどの細胞性ポリマー混合物は、均質な最終材料を得るために、混合プロセス後にプリントシリンジに装填することができる。混合プロセスは、手動混合、スタティックミキサーによる押出し、または最終生成物がシリンジに収集されるアクティブ混合プロセスとすることができる。合プロセスは、シリンジ内で、または材料の混合物をシリンジに装填する前に実行することができる。

本解決策は、プリントキットも含むことができる。各プリントキットは、プリント実行用のプリント材料シリンジおよびプリンタコンポーネントを含むことができる。プリントキット、およびそのコンポーネントは、滅菌してから、エアロックを通してプリンタの筐体に入れることができる。筐体に入れたら、コンポーネントを組み立てて３Ｄプリンタの堆積ヘッドを形成し、堆積ヘッドにプリント材料を装填することができる。プリントプロセス中に、複数のプリントシリンジおよびノズルを使用して、多材料または多細胞構築物を作製することができる。複数のシリンジを使用して、プリントプロセス内で押出しシリンジを交互に切り替えることができる。キットはまた、完成したアイテムを置く滅菌輸送ユニットを含むことができる。輸送ユニットにより、滅菌環境のまま、細胞培養器（またはその他の場所）にアイテムを移動させることができる。プリント実行後の廃棄物は、キットに戻してプリンタから除去することができ、プリント実行後に滅菌することができる。

プリンタは、アイテムをプリントするための滅菌（またはクリーンルームのような）環境を含むことができる。プリンタは、製造プロセスを外部環境から隔離する筐体を含むことができる。筐体を化学滅菌剤で満たして、印刷実行間に筐体を滅菌することができる。筐体は、エアロゾル液滴（一般に、粒子と呼ばれる）が外部環境を汚染するのを防ぐこともできる。すべてのプリンタ表面は、酸および塩基の化学的洗浄サイクルおよびガス処理に対応している。プリント後、アイソプリンタ（アイソレーションプリンタ）を酸および塩基性洗剤で拭き取り、ガスがプリンタのすべての表面に到達するのを妨害する可能性のある漏れや固形物を取り除くことができる。拭き取り後、Ｈ_２Ｏ_２などを用いたガス処理を行い、アイソプリンタを滅菌する。

液体、半固体、またはゲル状の材料で構成されるバイオプリント構築物は、作製した組織移植片の構造をさらに安定化、固化、または強化するために、架橋プロセスを経る必要がある。これらに限定されないが、加熱反応、イオン反応、酵素反応、ラジカル反応、または化学反応を含む複数のゲル化方法を、バイオプリンティングプロセス中またはその後に、アイソレータスペース内で使用することができる。例えば、ジェランガムおよびアルギン酸のバイオポリマー混合物は、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ｃｕ^２＋、またはＦｅ^３＋を含むがこれらに限定されない一価、二価、三価カチオンの存在下で架橋することができる。

本開示の少なくとも１つの態様によれば、積層造形システムは、筐体と連結する少なくとも１つの通過チャンバを含むことができる。少なくとも１つの通過チャンバは、外部環境から少なくとも１つの通過チャンバの内部への通過を可能にする第１のポータルと、少なくとも１つの通過チャンバの内部から筐体の内部への通過を可能にする第２のポータルと、を含むことができる。筐体は、３Ｄプリンタの堆積ヘッドを受けるように構成された第１のポートを含むことができる。筐体は、堆積ヘッドおよび第１のポートの周囲と連結するように構成された第１のベローを含むことができる。システムは、３Ｄプリンタを含むことができる。

システムは、プリントキットを含むことができる。プリントキットは、堆積ヘッドから押し出された材料を受けるように構成されたベースプレートを含むことができる。プリントキットは、堆積ヘッドと連結するように構成された第１の端部、およびベースプレートと連結するように構成された第２の端部を含むことができ、筐体内に隔離された容積を形成するスリーブを含むことができる。

プリントキットは、３Ｄプリンタで生物学的スキャフォールドをプリントするプロセスからの廃棄物を収集するように構成された封入バッグを含むことができる。プリントキットは、生物学的スキャフォールドの輸送を可能にするように構成された輸送ユニットを含むことができる。プリントキットは、３Ｄプリンタのプリント材料を含むシリンジを含むことができる。プリント材料は、少なくとも１つのバイオポリマーと複数の細胞とを含むことができる。

システムは、筐体と連結する第２の通過チャンバを含むことができる。システムは、ユーザが筐体内のアイテムを操作できるように構成された１つまたは複数のアクセスポートを含むことができる。３Ｄプリンタは、複数の堆積ヘッドを含むことができる。複数の堆積ヘッドのそれぞれは、異なるプリント材料を堆積するように構成することができる。

本開示の少なくとも１つの態様によれば、積層造形キットは、三次元プリンタの堆積ヘッドから押し出された材料を受けるように構成されたベースプレートを含むことができる。キットは、堆積ヘッドと連結するように構成された第１の端部、およびベースプレートと連結するように構成された第２の端部を含むことができ、隔離された容積を形成するスリーブを含むことができる。キットは、プリント材料を含むことができるシリンジを含むことができる。

いくつかの実装では、プリント材料は、細胞とのバイオポリマー混合物を含むことができる。プリントキットは、ベースプレート、スリーブ、およびシリンジを収納するための滅菌ハウジングを含むことができる。

本開示の少なくとも１つの態様によれば、方法は、生検材料から軟骨細胞を単離するステップを含むことができる。この方法は、少なくとも１つのポリマーおよび軟骨細胞を含むバイオポリマープリント材料を生成するステップを含むことができる。この方法は、積層造形システムを用いてバイオポリマープリント材料から細胞構築物を形成するステップを含むことができる。システムは、筐体と連結する少なくとも１つの通過チャンバを含むことができる。少なくとも１つの通過チャンバは、外部環境から少なくとも１つの通過チャンバの内部への通過を可能にする第１のポータルと、少なくとも１つの通過チャンバの内部から筐体の内部への通過を可能にする第２のポータルと、を含むことができる。筐体は、三次元プリンタの堆積ヘッドを受けるように構成された第１のポートを含むことができる。筐体は、堆積ヘッドおよび第１のポートの周囲と連結するように構成された第１のベローを含むことができる。

バイオポリマープリント材料は、ゲル化多糖類またはアルギン酸ナトリウムのうちの少なくとも１つを含むことができる。この方法は、バイオポリマープリント材料から細胞構築物上に少なくとも１つの付属体を形成するステップを含むことができる。この方法は、細胞構築物の少なくとも１つの付属体のうちの１つを、試験のために切除するステップを含むことができる。この方法は、細胞構築物を塩化カルシウム溶液で架橋するステップを含むことができる。

バイオポリマープリント材料は、生検材料から採取された分化した前駆細胞または分化した幹細胞のうちの少なくとも１つを含むことができる。この方法は、軟骨細胞が所定の細胞数に達するまで、生検材料からの軟骨細胞を培養するステップを含むことができる。この方法は、筐体を滅菌するステップを含むことができる。

添付の図面は、一定の縮尺では描かれていない。様々な図面における同様の参照番号および名称は、同様の要素を示している。明確にするために、すべてのコンポーネントがすべての図面でラベル付けされているとは限らない。

１Ａおよび１Ｂは、細胞構築物を製造するのに使用することができる例示的なアイソレーションプリンタの異なる図である。 １Ａおよび１Ｂは、細胞構築物を製造するのに使用することができる例示的なアイソレーションプリンタの異なる図である。 図１Ａおよび１Ｂに示すアイソレーションプリンタとともに使用する例示的なキットの概略図である。 図１Ａおよび１Ｂに示すシステムを使用して軟骨器官をバイオプリントする例示的な方法のブロック図である。 図１Ａおよび１Ｂに示すアイソレーションプリンタを使用した積層造形の例示的な方法のブロック図である。 図１Ａおよび１Ｂに示す例示的なアイソレーションプリンタで製造した除去可能な付属体を備える例示的な細胞構築物を示す図である。

以上で紹介し、以下でより詳細に説明する様々な概念は、記載の概念が特定の実装方法に限定されないため、多数の方法のいずれかで実装することができる。特定の実装およびプリケーションの例は、主に説明のために提供している。

図１および１Ｂは、例示的なアイソレーションプリンタ（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｔｅｒ）１００（アイソプリンタ（ｉｓｏＰｒｉｎｔｅｒ）１００とも称され得る）を示す図である。アイソプリンタ１００は、積層造形システムとすることができる。図１Ａは、アイソプリンタ１００の正面図を示す。図１Ｂは、アイソプリンタ１００の断面側面図を示す。

アイソプリンタ１００は、３Ｄプリンタ１５２の堆積ヘッド１０４を収容する筐体１０２を含む。堆積ヘッド１０４は、プリントヘッドとも称され得る。いくつかの実装では、アイソプリンタ１００は、複数の堆積ヘッド１０４を含むことができる。プリントノズル２０６は、堆積ヘッド１０４の各々と連結することができる。異なる堆積ヘッド１０４を使用して、多材料または多細胞組の組織移植片をプリントすることができる。例えば、アイソプリンタ１００は、第１の材料から内部支持構造をプリントし、該内部支持構造の周囲に第２の材料で細胞構築物をプリントすることができる。

アイソプリンタ１００は、堆積ヘッド１０４がプリント材料を堆積させることができるベースプレート１０６を含むことができる。筐体１０２は、複数のエアロック１０８（または通過チャンバ１０８）を含むことができる。いくつかの実装では、１つのエアロック１０８を使用して、材料および図２に関して記載されるキットを筐体１０２内に通すことができ、第２のエアロック１０８を使用して、該材料およびキットを筐体１０２から取り出すことができる。エアロック１０８の各々は、１つまたは複数のポータル１５０を含むことができる。第１のポータル１５０は、システム１００の外部からエアロック１０８の内部への通過を可能にすることができる。エアロック１０８は、筐体１０２と連結することができる。第２のポータル１５０は、エアロック１０８の内部と筐体１０２の内部との間の通過を可能にすることができる。例えば、以下に説明するキットは、第１のポータル１５０を介してエアロック１０８内に通し、次いで第２のポータル１５０を介して筐体１０２の内部に通すことができる。筐体１０２は、ユーザが筐体１０２内にある材料およびアイテムを操作できるようにする、アクセスポート１１０も含むことができる。

筐体１０２は、堆積ヘッド１０４によって実行される製造プロセスを外部環境から隔離することができる。製造プロセスを隔離することにより、アイソプリンタ１００は、クリーンルーム環境で使用することができる。例えば、アイソプリンタ１００は、グレードＢ〜Ｃのクリーンルームで使用することができる。筐体１０２の壁は、滅菌、殺菌、および／または消毒することができるアクリルガラスまたは他の透明材料を含むことができる。いくつかの実装では、各壁のかなりの部分を透明にすることができる。別の実装では、筐体１０２の壁を金属から構築することができ、壁は、透明な観察ポートを含むことができる。

筐体１０２は、該筐体１０２の内部と外部との間の空気の流れを防ぐために密封することができる。いくつかの実装では、アイソプリンタ１００は、筐体１０２の内部を正圧または負圧に加圧するためのポンプを含むことができる。いくつかの実装では、筐体１０２内部の環境は、所望の温度、雰囲気ガスおよび湿度に制御することができる。

筐体１０２の内部は滅菌することができる。筐体１０２は、滅菌ユニットによる滅菌剤の導入を可能にする入口および出口ポートを含むことができる。例えば、使用後、筐体１０２の内部をＨ_２Ｏ_２ガスで満たして、該筐体１０２を滅菌することができる。

筐体１０２は、堆積ヘッド１０４用のポートを含むことができる。例えば、３Ｄプリンタのコントローラおよび他のコンポーネントは、筐体１０２の外部に配置することができる。３Ｄプリンタの堆積ヘッド１０４は、ポートを介して筐体１０２に通すことができる。ポートは、堆積ヘッド１０４に連結されて該堆積ヘッド１０４とポートの周囲との間にシールを形成する、ゴム製のベローを含むことができる。ベローは、堆積ヘッド１０４が筐体１０２内でｘ，ｙ，およびｚ方向に自由に動くことを可能にする。

いくつかの実装では、堆積ヘッド１０４は、位置決めおよびフィードバックセンサを含むことができる。センサは、筐体１０２内において、ベースプレート１０６および該ベースプレート１０６上に既にプリントされた材料に対する、堆積ヘッド１０４（およびプリントノズル）の位置を決定するように構成することができる。センサは、圧電センサおよびレーザベースの距離センサを含むことができる。

筐体１０２はまた、エアロック１０８を含むことができる。エアロック１０８により、汚染物質または不所望の粒子が筐体１０２の内部と外部との間を通過するのを実質的に防ぐことによって、ユーザは、アイソプリンタ１００および環境を相互汚染することなく、材料および機器を筐体１０２に出し入れすることができる。例えば、エアロック１０８は、内部および外部ドア（例えば、ポータル１５０）を含むことができる。内部ドアは筐体１０２の内部に面することができ、外部ドアは外部環境に面することができる。ユーザは、まず、内部ドアを閉じた状態で外部ドアを開け、エアロック１０８の内部に材料を配置する。ユーザは、外部ドアを閉じた後に、（アクセスポート１１０のグローブを介して）内部ドアを開くことができる。エアロック１０８は、エアシャワーを含み、エアロック１０８内のアイテムに空気を流して該アイテムから粒子および汚染物質を除去することができる。いくつかの実装では、エアロック１０８は、ガス滅菌剤をエアロック１０８に流し込み、該エアロック１０８内のアイテムを消毒または滅菌することができる。

アクセスポート１１０は、筐体１０２の壁に開口部を含むことができる。アクセスポート１１０にグローブをシールして、筐体１０２の内部および外部環境間に依然としてバリアを提供しながら、ユーザが筐体１０２内のアイテムを操作できるようにすることができる。いくつかの実装では、アクセスポート１１０は、ツールまたはロボットアームを筐体１０２内で使用できるようにするベローを含むことができる。

堆積ヘッド１０４は、３Ｄプリンタの押出機を含むことができる。堆積ヘッド１０４は、プリント材料が押し出されるプリントノズルを含むことができる。プリント材料は、プラスチック、金属、合成ポリマー、またはその他の生体適合性材料を含むことができる。いくつかの実装では、プリントノズルは取り外し可能とすることができる。プリントノズルは、真ちゅう、ステンレス鋼、硬化鋼、またはプラスチックを含むことができる。プリント材料は、圧力下で、かつ制御された温度で、堆積ヘッド１０４を通過してプリントノズルに送ることができる。プリント材料は、堆積ヘッド１０４からプリントノズルの管腔を通して押し出すことができる。いくつかの実装では、プリントノズルは、シリンジの針とすることができる。これらの実装では、充填されたシリンジを堆積ヘッド１０４に挿入することができる。堆積ヘッド１０４は、シリンジのプランジャを押してプリント材料を押し出すアクチュエータ、またはシリンジの針からスレッド内の材料を移動させるねじ式のシステムを含むことができる。

アイソプリンタ１００は、ポート１５１を含むことができる。ポート１５１は、堆積ヘッド１０４が３Ｄプリンタ１５２から延びる壁にある、筐体１０２の開口部とすることができる。アイソプリンタ１００は、ベロー１５３を含むことができ、ベロー１５３の第１の端部でポート１５１の周囲と連結することができ、ベロー１５３の第２の端部で堆積ヘッド１０４と連結することができる。ベロー１５３は、堆積ヘッド１０４がポート１５１内を自由に移動することを可能にすることができる。ベロー１５３は、シールを形成して、汚染物質がポート１５１を通って筐体１０２の内部に入るのを防ぐことができる。

アイソプリンタ１００は、ベースプレート１０６を含むことができる。堆積ヘッド１０４は、ベースプレート１０６の上に材料を堆積させることができる。ベースプレート１０６は、該ベースプレート１０６をｘ，ｙ，およびｚ方向に移動させることを可能にする１つまたは複数のアクチュエータに連結することができる。ベースプレート１０６は、図２に関して説明するキットのコンポーネントとすることができる。例えば、各構築の前に、ベースプレート１０６を筐体１０２内に通してアクチュエータに固定することができる。いくつかの実装では、ベースプレート１０６は静的であり、堆積ヘッド１０４だけが移動する。

図２は、例示的なキット２００の概略図を示す。キット２００は、特定の製造工程に使用される材料、ツール、およびその他のアイテムを含むことができる。いくつかの実装では、キット２００は、スリーブ２０２、シリンジ２０４、プリントノズル２０６、輸送ユニット２０８、ベースプレート１０６、または封入バッグ２１２の任意の組み合わせを含むことができる。キット２００は、キットのコンポーネントを収納するためのハウジングを含む。キット２００のキットハウジングおよびコンポーネントは滅菌することができる。

スリーブ２０２は、可撓性のベロー、チューブ、またはスカートとすることができる。スリーブ２０２の第１の端部は、堆積ヘッド１０４と連結することができ、スリーブ２０２の第２の端部は、ベースプレート１０６の周囲と連結することができる。堆積ヘッド１０４とベースプレート１０６との間を密封すると、スリーブ２０２は、プリント堆積が行われる隔離された容積を形成することができる。スリーブ２０２を使用することにより、汚染物質および粒子が堆積ヘッド１０４から筐体１０２全体に拡散するのを制限することができる。粒子の封じ込めは、筐体１０２の滅菌および洗浄をより容易にし、より迅速にし、かつ費用対効果を高める。スリーブ２０２は、製造プロセス中の堆積ヘッド１０４の動きを完全に自由にできるように構成することができる。スリーブ２０２は、プラスチック、ゴム、またはシリコンベースとすることができる。スリーブ２０２は、その両端のそれぞれにガスケットまたはＯリングなどのシールを含み、堆積ヘッド１０４とベースプレート１０６との間に気密シールを形成することができる。いくつかの実装では、キット２００は、スリーブ２０２を堆積ヘッド１０４および／またはベースプレート１０６に固定するのに使用することができる、クリップ、ラグ、またはロックを含むことができる。

キット２００は、１つまたは複数のプリントノズル２０６を含むことができる。異なるプリントノズル２０６の各々は、プリント材料の押出しのために異なる管腔直径を含むことができる。より小さな直径の管腔は、より大きな直径の管腔と比べて、３Ｄプリンタが比較的高い解像度でプリントすることを可能にすることができる。実行ごとに、プリントノズル２０６を交換することができる。

キット２００はまた、シリンジ２０４を含むことができる。シリンジ２０４には、細胞またはその他のプリント材料の有無に関わらず、バイオポリマー混合物を予め満たしておくことができる。ユーザは、シリンジ２０４を使用して、堆積ヘッド１０４をプリント材料で満たすことができる。いくつかの実装では、シリンジ２０４を堆積ヘッド１０４に直接配置し、シリンジの針をプリントノズルとして使用することができる。キット２００は、複数の異なるシリンジ２０４を含むことができる。異なるシリンジ２０４のそれぞれは、異なる（または追加の）プリント材料で満たすことができる。

キット２００は、輸送ユニット２０８を含むことができる。輸送ユニット２０８は、プリントされるアイテムが直接作製されるか、またはプリントされたら配置される、滅菌コンテナとすることができる。プリントされたアイテムは、輸送ユニット２０８に配置され、エアロック１０８を介して筐体１０２の外部に渡され、次いで、プリントされたアイテムに対してさらなる処理を実行できる別の場所に輸送され得る。いくつかの実装では、耳またはその他の細胞構築物などの生物学的スキャフォールドをプリントする場合、プリントされたアイテムは、アイソプリンタ１００から、輸送ユニット２０８を介して、生物学的スキャフォールド内の細胞を培養することができる培養器に移動させることができる。いくつかの実装では、細胞をバイオポリマー混合物に組み込んで、生物学的スキャフォールドにプリントすることができる。別の実装では、生物学的スキャフォールドをプリントした後に、該スキャフォールドに細胞を播種することができる。いくつかの実装では、輸送ユニット２０８は、プリントされたアイテムとともに、患者への移植前に滅菌することができる。

キット２００はまた、封入バッグ２１２を含むことができる。プリント実行が完了したら、キット２００の廃棄物および使い捨てアイテムを封入バッグ２１２に入れ、該封入バッグ２１２を密封することができる。例えば、スリーブ２０２、シリンジ２０４、およびプリントノズル２０６は、各実行後に処分することができる。いくつかの実装では、廃棄物は、収容バッグ２１２内ではなく、キット２００のハウジング内に直接配置することができる。

図３は、軟骨器官をバイオプリントする例示的な方法３００のブロック図を示す。例えば、方法３００を使用して、耳または鼻を製造することができる。方法３００は、生検材料を取得するステップ（ステップ３０１）を含むことができる。方法３００は、生検材料から細胞を単離するステップ（ステップ３０２）を含むことができる。方法３００は、十分な数の細胞が得られるまで、複数の細胞倍加をサポートすることによって細胞を増殖するステップ（ステップ３０３）を含むことができる。方法３００は、ポリマー混合物を生成するステップ（ステップ３０４）およびポリマー混合物に細胞を加えるステップ（ステップ３０５）を含むことができる。方法３００は、細胞構築物をバイオプリントするステップ（ステップ３０６）および構築物の付属体を検査するステップ（ステップ３０７）を含むことができる。方法３００は、構築物をさらに培養して成熟組織を形成するステップ（ステップ３０８）を含むことができる。方法３００は、構築物を移植するステップ（ステップ３０９）を含むことができる。

上記のように、方法３００は、生検材料を取得するステップ（ステップ３０１）を含むことができる。生検材料は、臓器が最終的に移植される患者から取得することができる。いくつかの実装では、生検材料は、ドナーから取得することができる。生検材料には、耳介軟骨、鼻軟骨、髄核、半月板、気管、鼻軟骨、肋骨軟骨、関節軟骨、滑液、硝子体液、脳、脊髄、筋肉、結合組織、小腸粘膜下組織、または肝組織が含まれ得る。耳を製造する場合、生検材料は、小耳症の耳とは反対側の耳から採取される、直径４〜８ｍｍの全層の円形軟骨組織生検サンプルとすることができる。切除後、生検材料は、ゲンタマイシン（５０ｇ／ｍｌ）を含むリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）内に保存することができる。この生検材料は、重大なサイズの欠陥にはならず、時間の経過とともに治癒する。いくつかの例では、組織の生検材料を２〜８℃で輸送して、細胞単離前の細胞の生存能力を高めることができる。

方法３００は、生検材料から細胞を単離するステップ（ステップ３０２）を含むことができる。細胞は、軟骨細胞であり得る。結合組織またはその他の不要な組織を生検材料の組織から除去し、サンプル組織（例えば、軟骨）を細かく切り刻むことができる。組織は、約５ｐｍ〜約５０ｐｍ、約５０ｐｍ〜約２００ｐｍ、または約２００ｐｍ〜約１００ｐｍのサイズに細かく刻むことができる。ＤＭＥＭおよびＨａｍ’ｓ Ｆ１２、１０％ウシ胎児血清（ＦＢＳ）、ならびにコラゲナーゼ０．６６ｕｎｉｔｓ／ｍＦ酵素を含む滅菌濾過された消化培地を細かく刻んだ軟骨と組合せて、静的条件のもと３７℃で１６〜１８時間培養することができる。これにより、放出された軟骨細胞の懸濁液が生成される。放出された軟骨細胞の懸濁液を１００ｐｍの細胞濾過器に通過させて遠心分離することができる。ペレット状の軟骨細胞は、１０％ＦＢＳおよび２５ｐｇ／ｍＦアスコルビン酸を補充した新鮮な滅菌ＤＭＥＭ＋Ｈａｍ’ｓ Ｆ１２に再懸濁することができる。いくつかの実装では、細胞の総数をカウントし、細胞生存率をトリパンブルー染色によって決定する。

方法３００は、細胞を増殖させるステップ（ステップ３０３）を含むことができる。細胞（例えば、軟骨細胞）は、約３０００細胞／ｃｍ^２の濃度で培養フラスコに播種することができる。細胞は、約１００〜約１０００細胞／ｃｍ^２の密度で播種することができ、または約１０００〜約１００００細胞／ｃｍ^２の密度を特定の細胞要件に従って用いることができる。いくつかの実装では、細胞は、患者のスケジューリングまたは輸送を容易にするために冷凍保存することができる。冷凍保存されている場合、細胞は、ＤＭＥＭおよびＨａｍ’ｓ Ｆ１２、１０％ＦＢＳ、１０％ＤＭＳＯを含み得る培地に懸濁することができる。細胞は、液体のまたは気化した液体窒素で保存する前に、毎分２℃の制御された速度で、−８０℃まで冷却することができる。冷凍保存から取り出したら（例えば、患者が移植手術の予定を立てたら）、細胞を解凍し、約７０〜１００×１０^６の細胞が存在するまで細胞増殖を続ける。細胞を回収し、ＦＢＳを含まない培地で洗浄することができる。いくつかの実装では、細胞の一部を回収し、細胞生存率および遺伝子発現を測定する。前駆細胞および幹細胞は、バイオポリマーと混合する前のこの段階で分化させることも、あるいは標的組織の形成を保証するために使用することもできる。分化させた単能性細胞は、バイオポリマーにさらに混合することも、あるいはスキャフォールドコーティングで使用することもできる。

方法３００は、ポリマー混合物を生成するステップ（ステップ３０４）を含むことができる。ポリマー混合物は、ジェランガム（３５ｍｇ／ｍＬ）およびアルギン酸ナトリウム（２５ｍｇ／ｍＬ）をデキストラン溶液（浸透圧３００ｍＯｓｍｏｌ）と９０℃で機械的に混合することで調製することができる。ポリマー混合物は、後に細胞で使用するために、シリンジに室温で無菌保存することができる。いくつかの実装では、他のゲル化多糖類をジェランガムまたはアルギン酸に使用することができる。例えば、グアーガム、カッシアガム、コンニャクガム、アラビアガム、ガッティガム、ローカストビーンガム、キサンタンガム、硫酸キサンタンガム、カラギーン、硫酸カラギーン、またはそれらの任意の混合物を使用することができる。いくつかの実装では、ポリマー混合物は、生体吸収性ポリマー、例えば、ＰＬＡ（ポリ乳酸またはポリラクチド）、ＤＬ−ＰＬＡ（ポリ（ＤＬ−ラクチド））、Ｌ−ＰＬＡ（ポリ（Ｌ−ラクチド））、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ＰＧＡ（ポリグリコリド）、ＰＣＬ（ポリカプロラクトン）、ＰＬＣＬ（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ−ｃｏ−ｅ−ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ジヒドロリポ酸（ＤＨＬＡ）、キトサンを含むことができる。いくつかの実装では、ポリマーは、合成ポリマー、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポラキソマー、ポリオキサゾリン、ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルビニルエーテル−コ−無水マレイン酸、ポリラクチド、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリグリコール酸、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、およびポリアリルアミンを含むことができる。いくつかの実装では、ポリマーは、上記の任意の組み合わせを含むことができる。

方法３００は、ポリマー混合物に細胞を加えるステップ（ステップ３０５）を含むことができる。細胞を含む懸濁液を、ステップ２０５で生成したポリマー混合物に、１：１０（細胞培地：ポリマー）の比で加える。プリントシリンジに直接接続された静的混合を介して細胞を加え、バイオポリマー混合物中に６〜９×１０^６細胞／ｍｌの細胞濃度を得ることができる。

方法３００は、細胞構築物をバイオプリントするステップ（ステップ３０６）を含むことができる。細胞構築物をバイオプリントする方法は、図４に関連してより詳細に説明する。概要として、ステップ３０５で形成したバイオポリマー混合物で満たされたプリントシリンジは、準備されたプリントキットの一部として、パスボックスを介してプリンタに持ち込むことができる。プリントシリンジは、堆積ヘッドまたはプリンタのシリンジホルダに取り付けるか、または挿入することができる。いくつかのの実装では、プリントシリンジを使用して、堆積ヘッドのリザーバをバイオポリマー混合物で満たすことができる。付加的な方法では、細胞構築物を形成するために、バイオポリマーをプリントシリンジから押し出すことができる。２次的なポリマー混合物は、三次元支持構造のために平行シリンジから押し出すことができる。一時的な支持構造は、構築完了後に、これらに限定されないが、加水分解溶解、ｐＨ変化、または温度シフトなどの物理的または化学的プロセスによって除去することができる。

方法３００は、細胞構築物の付属体を検査するステップ（ステップ３０７）を含むことができる。付属体の検査は、所定の間隔で１つまたは複数の付属体を取り除くことを含むことができる。付属体の検査は、切除した付属体で試験を実施することを含むことができる。試験は、破壊的または非破壊的であり得る。試験は、機械的および／または生物学的特性、例えば、これらに限定されないが、細胞生存率、遺伝子発現および細胞構築物中の細胞分布の試験であり得る。付属体の除去および試験は、方法３００の別個の段階内で行うことも、構築物の成熟中（以下のステップ３０８）に行うこともできる。例えば、付属体を定期的に除去し、構築物の成熟中に試験して、いつ構築物を患者に解放する準備ができるのかを決定することができる。

方法３００は、構築物を成熟させるステップ（ステップ３０８）を含むことができる。例えば、細胞構築物を製造した後、該細胞構築物をプリンタから取り出して、生じ得るいずれの交差汚染問題も回避することができる。細胞構築物は、塩化カルシウム溶液を細胞構築物に適用することにより架橋することができる。塩化カルシウム溶液は、細胞構築物を撹拌プレート上に配置したまま２４０分間適用することにより、架橋における局所的な濃度勾配の形成を防ぐことができる。いくつかの実装では、架橋剤は、一価、二価、および三価のカチオン、酵素、過酸化水素、西洋ワサビペルオキシダーゼ、放射線重合性モノマー（フェニル−２，４，６−トリメチルベンゾイルホスフィン酸リチウムなど）とすることができる。光開始剤を介して架橋するポリマーは、プリントプロセス中に層ごとに架橋して、より均一な層の露出を可能にすることができる。架橋後、技術にも関わらず、細胞構築物は、１０ｎｇ／ｍＬの組み換えヒト形質転換成長因子ベータ３（ｒｈＴＧＦ−３）または使用した細胞にプラスの影響を与えることが知られているその他の分裂促進成長因子を含む培地で、約２〜５週間培養することができる。成熟培養は、培養器内で行うことができ、または特定のバイオ反応を利用して、機械的、化学的または生物学的刺激を介して成熟を刺激することができる。組織の成熟後、細胞構築物を、ｒｈＴＧＦ−３を含まない培地で３回洗浄することができる。

いくつかの実装では、細胞構築物を架橋したら、期待される細胞構築物の形状およびサイズの３Ｄモデルを参照して、細胞構築物をさらに測定することができる。上記の手順は、残りの試験サンプルに対しても実行することができる。次に、試験サンプルは、細胞生存率、ＰＣＲ遺伝子発現、および機械的特性について試験することができる。滅菌性、エンドトキシン、およびマイコプラズマアッセイを試験サンプルに対して実行する。細胞構築物は、栄養培地（例えば、ＤＭＥＭおよびＨａｍ’ｓ Ｆ１２のみ等）が入った滅菌コンテナ内に梱包し、それから、出荷された生きた構築物に滅菌性および栄養供給を保証する特別に設計されたコンテナでクリニックに送ることができる。

方法３００は、構築物を移植するステップ（ステップ３０９）を含むことができる。方法３００は、移植前に臨床現場に構築物を発送することを含むことができる。構築物は、輸送ユニットで臨床現場に発送することができる。輸送ユニットは、患者への移植のために構築物が取り出されるまで、滅菌環境を維持することができる。

図４は、上記の方法３００で使用することができる積層造形のための例示的な方法４００のブロック図を示す。方法４００は、３Ｄモデルをアイソプリンタに入力するステップ（ステップ４０２）を含むことができる。方法４００は、キットを滅菌するステップ（ステップ４０４）を含むことができる。方法４００は、キットをアイソプリンタ内に移動させるステップ（ステップ４０６）を含むことができる。方法４００は、堆積ヘッドを組み立てるステップ（ステップ４０８）を含むことができる。方法４００は、アイテムをプリントするステップ（ステップ４１０）を含むことができる。方法４００は、プリントしたアイテムをアイソプリンタから取り除くステップ（ステップ４１２）を含むことができる。方法４００は、廃棄物を処分するステップ（ステップ４１４）およびアイソプリンタを滅菌するステップ（ステップ４１６）を含むことができる。

図１および２も参照すると、上記のように、方法４００は、３Ｄコンピュータモデルをアイソプリンタ１００に入力するステップ（ステップ４０２）を含むことができる。コンピュータモデルは、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）プログラムによって生成することができる。いくつかの実装では、コンピュータモデルは、物理的モデルを光学的にスキャンしてデジタルモデルを生成することによって生成することができる。プリントするアイテムの３Ｄジオメトリを含むファイルは、直接接続（例えば、フラッシュドライブを使用）により、またはネットワーク経由で、アイソプリンタ１００にロードすることができる。

方法４００は、キット２００を滅菌するステップ（ステップ４０４）を含むことができる。上記したように、キット２００は、プリント材料と、堆積ヘッド１０４の使い捨ての、または再利用可能なコンポーネントと、を含むことができる。例えば、キット２００は、スリーブ２０２、１つまたは複数のシリンジ２０４およびプリントノズル２０６、輸送ユニット２０８、ベースプレート１０６、および封入バッグ２１２を含むことができる。キット２００はまた、プリントフィラメントを含むことができ、かつ／あるいはシリンジ２０４には、バイオインクまたはバイオポリマー混合物などのプリント材料を装填することができる。プリント実行のためにキット２００を組み立てたら、キット２００を滅菌することができる。キット２００、およびそのコンポーネントは、加熱滅菌法、化学的滅菌法、放射線滅菌法、またはそれらの任意の組み合わせで滅菌することができる。

方法４００は、キット２００をアイソプリンタ内１００に移動させるステップ（ステップ４０６）を含むことができる。キット２００は、エアロック１０８を介して筐体１０２内に移動させることができる。筐体１０２内に入いれたら、キット２００のコンポーネントを使用して堆積ヘッド１０４を組み立てることができる（ステップ４０８）。堆積ヘッド１０４の組み立てには、シリンジ２０４を装填すること、あるいは堆積ヘッド１０４にプリント材料を装填することを含むことができる。プリントノズル２０６は、堆積ヘッド１０４に適用することもできる。ベースプレート１０６は、筐体１０２の床（または床のアクチュエータ）に固定することができる。スリーブ２０２は、堆積ヘッド１０４およびベースプレート１０６と連結させて、積層造形プロセスが行われる隔離された容積を形成することができる。いくつかの実装では、方法４００は、スリーブ２０２の使用を含まない。次に、３Ｄプリンタは、アイテムをプリントするステップ（ステップ４１０）ができる。

プリント実行が完了すると、プリントされたアイテムは、アイソプリンタ１００から取り除くこと（ステップ４１２）ができる。いくつかの実装では、プリントされたアイテムをアイソプリンタ１００から取り除く前に、該プリントされたアイテムを輸送ユニット２０８に配置することができる。輸送ユニット２０８は、プリントされたアイテムをさらに処理するか、あるいは患者に移植するまで、該プリントされたアイテムを滅菌環境に維持することができる。いくつかの実装では、輸送ユニット２０８およびプリントされたアイテムは、移植またはさらなる処理の前に再滅菌することができる。プリントされたアイテムは、筐体１０２から、輸送ユニット２０８に、筐体エアロック１０８の１つを介して取り除くことができる。

実行が完了すると、ユーザは、廃棄物を処分するステップ（ステップ４１４）ができる。廃棄物には、使用済みのスリーブ２０２、シリンジ２０４、ベースプレート１０６、およびプリントノズル２０６が含まれ得る。ユーザは、使用済みアイテムを封入バッグ２１２に入れることができる。ユーザは、封入バッグ２１２を、エアロック１０８を介してアイソプリンタ１００の外に出すことができる。次に、使用済みコンポーネントは、廃棄または洗浄、滅菌、再利用することができる。例えば、スリーブ２０２は、蒸気洗浄して次のプリント実行に再利用することができる。次に、筐体１０２の内部を滅菌すること（ステップ４１６）ができる。筐体１０２の内部は、例えば、蒸気で、化学的滅菌または加熱滅菌することができる。化学的滅菌法の例では、筐体１０２をエチレンオキシドまたは過酸化水素ガスで満たすことができる。いくつかの実装では、アイソプリンタ１００は、次のプリント実行のために再較正することができる。

図５は、除去可能な付属体５２を伴って製造された例示的な構築物５０を示す。構築物５０は、本体５１と、１つまたは複数の付属体５２と、を含むことができる。本体５１は、患者に移植される最終的な部分を形成する構築物５０の部分を含むことができる。例えば、本体５１は、患者に送達される耳、鼻、またはその他の部分を含むことができる。付属体５２は、本体５１と連結することができ、あるいは本体５１から延在することができる。

構築物５０は、１つまたは複数の付属体５２を伴って製造することができる。付属体５２は、構築物５０の１つまたは複数の縁にわたって分布することができる。例えば、付属体５２は、付属体５２を除去するときに、付属体５２の除去が本体５１への物理的または表面的な損傷を最小限にするか、または全く与えない本体５１の縁の周りの位置に配置することができる。いくつかの実装では、付属体５２は、本体５１には連結させないで、（本体５１がプリントされる）プリントプラットフォーム上にプリントすることができる。付属体５２は、本体５１と同じ材料から製造することができる。付属体５２は、本体５１に組み込まれる内部支持構造またはその他のコンポーネントを含むことができる。付属体５２は、本体５１の機械的および生物学的特性と一致するように構成することができる。付属体５２は、本体５１と同じ材料で製造されている（かつ、本体５１と同じ特性を有している）ので、リリース前の試験中に本体５１の代理として機能することができる。

例えば、構築物５０は、細胞の混合物を含むポリマーマトリックスからプリントすることができる。構築物５０を３Ｄプリントしたら、構築物５０を培養して、細胞を成熟および増殖させることができる。付属体５２は、成熟プロセスに沿った異なる時点で、本体５１から順次除去することができる。異なる時点の各々で、除去した付属体５２を試験して、例えば、細胞分化、細胞密度、細胞の機械的特性、細胞生存率、遺伝子発現、細胞構築物５０における細胞分布、薬物相互作用試験、またはそれらの任意の組み合わせを決定することができる。

付属体５２は、約１０ｍｍ^２〜約５００ｍｍ^２、約５０ｍｍ^２〜約１０００ｍｍ^２、約１００ｍｍ^２〜約７５０ｍｍ^２、約２００ｍｍ^２〜約５００ｍｍ^２、または約３００ｍｍ^２〜約５００ｍｍ^２の間の表面積を有することができる。

動作は図中に特定の順序で示されているが、そのような動作は、図示の特定の順序または連続した順序で実行する必要はなく、すべての例示の動作を実行する必要はない。本明細書で説明する動作は、異なる順序で実行することができる。

様々なシステムコンポーネントの分離は、すべての実装で分離する必要はなく、説明したプログラムコンポーネントは、単一のハードウェアまたはソフトウェアに含めることができる。

本明細書では、いくつかの例示的な実装について説明したが、前述は例示であり、限定ではなく、例として提示されていることは明らかである。特に、本明細書に提示した例の多くは、方法の行為またはシステム要素の特定の組合せを伴うが、それらの行為およびそれらの要素は、同じ目的を達成するために他の方法で組み合わせることができる。１つの実装に関連して説明されている行為、要素、および機能は、その他の実装または実装における同様の役割から除外されることを意図していない。

本明細書で使用される表現および用語は、説明を目的とするものであり、限定するものとみなされるべきではない。本明細書における「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「によって特徴付けられる（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ）」、「によって特徴付けられる（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈａｔ）」およびそれらの変形は、その後に列挙された項目、その均等物、および追加のアイテム、ならびにその後に独占的に列挙された項目で構成される代替的実装を包含することを意味する。一実装において、本明細書に記載されるシステムおよび方法は、記載された要素、行為、またはコンポーネントの１つ、２つ以上の各組合せ、またはすべてで構成される。

本明細書で使用される場合、「約」および「実質的に」という用語は、当業者によって理解され、それが使用される状況に応じてある程度変化する。それが使用される文脈を与えられて当業者に明らかでない用語の使用がある場合、「約」は、特定の用語の最大±１０％を意味する。

本明細書において単数形で言及されるシステムおよび方法の実装または要素または行為への言及は、これらの要素の複数を含む実施を包含することもでき、本明細書の任意の実装または要素または行為への複数形の言及もまた、単一の要素のみを含む実装を包含することができる。単数形または複数形での言及は、現在開示されているシステムもしくは方法、それらのコンポーネント、行為、または要素を単一または複数の構成に限定することを意図していない。任意の情報、行為、または要素に基づく行為または要素への言及は、行為または要素が少なくとも部分的に任意の情報、行為、または要素に基づく実装を含み得る。

本明細書に開示されている任意の実装は、任意の他の実装または実施形態と組み合わせることができ、「実装」、「いくつかの実装」、「１つの実装」などは、必ずしも相互に排他的ではなく、実装に関連して説明される特定の特性、構造、または特徴が少なくとも１つの実装または実施形態に含まれ得ることを示すことを意図している。本明細書で使用されるそのような用語は、必ずしもすべてが同じ実装を指しているとは限らない。本明細書に開示される態様および実装と一致する任意の方法で、任意の実装を包括的または排他的に他の任意の実装と組み合わせることができる。

本明細書および特許請求の範囲において使用される不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、その反対が明確に示されない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されるべきである。

「または、もしくは、あるいは（ｏｒ）」への言及は、「または、もしくは、あるいは」を使用して説明される任意の用語が、説明される用語の単数、複数、およびすべてのいずれかを示し得るように包括的であるものと解釈され得る。例えば、「「Ａ」および「Ｂ」の少なくとも１つ」への言及は、「Ａ」のみ、「Ｂ」のみ、ならびに「Ａ」および「Ｂ」の両方を含むことができる。「備える／含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」またはその他のオープンな用語と組み合わせて使用されるそのような言及は、追加の項目を含むことができる。

図面、詳細な説明、または任意の請求項の技術的特徴の後に参照符号が付いている場合、参照符号は、図面、詳細な説明、および請求項の明瞭度を高めるために含められている。したがって、参照符号があっても無くても、特許請求する要素の範囲に制限的な影響を与えることはない。

本明細書に記載されるシステムおよび方法は、その特性から逸脱することなく、他の特定の形態で実施され得る。前述の実装は、説明したシステムおよび方法を限定するのではなく、例示である。したがって、本明細書に記載されるシステムおよび方法の範囲は、前述の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の等価の意味および範囲に入る変更がその中に含まれる。

Claims (20)

1. 積層造形システムであって：
   バイオポリマープリント材料を押し出すように構成された堆積ヘッドを備える三次元（３Ｄ）プリンタと；
   滅菌環境を維持するように構成された筐体であって：
   前記３Ｄプリンタの前記堆積ヘッドを受けるように構成された第１のポートと；
   前記堆積ヘッドおよび前記第１のポートの周囲と連結するように構成された第１のベローと、を備える筐体と；
   前記筐体と連結する少なくとも１つの通過チャンバであって、外部環境から当該少なくとも１つの通過チャンバの内部への通過を可能にする第１のポータルと、当該少なくとも１つの通過チャンバの内部から前記筐体の内部への通過を可能にする第２のポータルと、を備える、少なくとも１つの通過チャンバと、を備える、積層造形システム。
2. 前記堆積ヘッドから押し出された材料を受けるように構成されたベースプレートと；
   前記堆積ヘッドと連結するように構成された第１の端部、および前記ベースプレートと連結するように構成された第２の端部を備え、前記筐体内に隔離された容積を形成するスリーブと、を備えるプリントキットをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記プリントキットが：
   前記３Ｄプリンタで生物学的スキャフォールドをプリントするプロセスからの廃棄物を収集するように構成された封入バッグと；
   前記生物学的スキャフォールドの輸送を可能にするように構成された輸送ユニットと、をさらに備える、請求項２に記載のシステム。
4. 前記３Ｄプリンタのプリント材料を含むシリンジを備えるプリントキットをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記プリント材料が、少なくとも１つのバイオポリマーと複数の細胞とを含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記筐体と連結する第２の通過チャンバをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
7. ユーザが前記筐体内のアイテムを操作できるように構成された１つまたは複数のアクセスポートをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記３Ｄプリンタが複数の堆積ヘッドを備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記複数の堆積ヘッドのそれぞれが異なるプリント材料を堆積するように構成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 積層造形キットであって：
    三次元（３Ｄ）プリンタの堆積ヘッドから押し出された材料を受けるように構成されたベースプレートと；
    前記堆積ヘッドと連結するように構成された第１の端部、および前記ベースプレートと連結するように構成された第２の端部を備え、隔離された容積を形成するスリーブと；
    プリント材料を含むシリンジと、を備える、積層造形キット。
11. 前記プリント材料が細胞とのバイオポリマー混合物である、請求項１０に記載のキット。
12. 前記ベースプレート、前記スリーブ、および前記シリンジを収納するための滅菌可能なハウジングをさらに備える、請求項１０に記載のキット。
13. 生検材料から軟骨細胞を単離するステップと；
    少なくとも１つのポリマーおよび前記軟骨細胞を含むバイオポリマープリント材料を生成するステップと；
    積層造形システムを用いて前記バイオポリマープリント材料から細胞構築物を形成するステップと、を含み、当該積層造形システムが：
    筐体と連結する少なくとも１つの通過チャンバであって、外部環境から当該少なくとも１つの通過チャンバの内部への通過を可能にする第１のポータルと、当該少なくとも１つの通過チャンバの内部から前記筐体の内部への通過を可能にする第２のポータルと、を備える、少なくとも１つの通過チャンバと；
    前記筐体であって：
    積層造形システムの堆積ヘッドを受けるように構成された第１のポート；および
    前記堆積ヘッドおよび前記第１のポートの周囲と連結するように構成された第１のベローを備える筐体と、を備える、方法。
14. 前記バイオポリマープリント材料が、ゲル化多糖類またはアルギン酸ナトリウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記バイオポリマープリント材料から前記細胞構築物上に少なくとも１つの付属体を形成するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
16. 前記細胞構築物の前記少なくとも１つの付属体のうちの１つを、試験のために切除するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記細胞構築物を塩化カルシウム溶液で架橋するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
18. 前記バイオポリマープリント材料が、前記生検材料から採取された分化した前駆細胞または分化した幹細胞のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の方法。
19. 前記軟骨細胞が所定の細胞数に達するまで、前記生検材料からの前記軟骨細胞を培養するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
20. 前記筐体を滅菌するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

Images