JP7233716B2 - 流体-流体界面に基づく付加製造 - Google Patents
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Description
本願は、2017年4月6日付けで出願された米国特許出願第62/601,995号、および2017年9月28日付けで出願された米国特許出願第62/606,581号に対する、米国特許法第119条(e)下の優先権を主張し、これらの全内容をここに出典明示して本明細書の一部分とみなす。
本発明は、国立衛生研究所第HL117750号下の政府支援でなされた。米国政府は本発明においてある種の権利を有する。
本願は付加製造、特に、埋め込み印刷(embedded printing)に関する。
未変更のECMの組合せからいずれの幾何学も作製できることは、インビボ条件を模倣する構成で組織設計を可能にする。FRESH技術は、組織培養に適した1セットの複雑なバイオミメティック多重材料ヒドロゲル骨格の付加製造に用いた。
Claims (34)
- 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材;および
サポート材に埋め込まれる印刷材料
を含むシステムであって、
前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ、
前記印刷材料は、サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用により、サポート材中で第2の流体相から第2の固相に転移するように構成され、
前記サポート材は、サポート材において第2の流体相から第2の固相に前記印刷材料のゼラチンを誘導するように構成された塩濃度を含む、前記システム。 - 前記サポート材が前記印刷材料より塩基性であり、前記印刷材料が酸性であって、前記サポート材の転移が、印刷材料およびサポート材の流体-流体相互作用中の印刷材料の中和を含む、請求項1記載のシステム。
- 前記印刷材料が、コラーゲン、ゼラチンおよびアルギナートの少なくとも1つを含む、請求項1記載のシステム。
- 前記印刷材料が、約60~80マイクロメートルの直径を含むストランドを含む、請求項1記載のシステム。
- 前記印刷材料が第1の印刷材料であり、前記システムが、第1の印刷材料を包むメッシュを形成する第2の印刷材料を含み、前記メッシュが、サポート材が第1の印刷材料から除去される場合、第1の印刷材料の幾何学を支持するように構成されている、請求項1記載のシステム。
- 前記第1の印刷材料がコラーゲンを含み、前記第2の印刷材料がアルギナートを含み、前記サポート材がカルシウムを含む、請求項5記載のシステム。
- 前記サポート材の塩濃度が約40g/L~80g/Lである、請求項1記載のシステム。
- 前記サポート材がコアセルベート・スラリーを含む、請求項1記載のシステム。
- 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材の内部にインジェクターを移動させ、前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ;
印刷材料をサポート材に注入し、
前記サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用に基づいて、サポート材中で印刷材料を第2の流体相から第2の固相に転移させ;次いで
前記印刷材料からサポート材を除去することを含み、および
前記サポート材のpHの制御により第2の固相中の印刷材料のナノ構造体を制御することを含む、付加製造方法。 - さらに、
前記印刷材料を酸性化すること;および
前記サポート材をアルカリ化すること、
を含み、
前記サポート材の転移は、印刷材料およびサポート材の流体-流体相互作用中の印刷材料の中和を含む、請求項9記載の付加製造方法。 - 前記印刷材料が、コラーゲン、ゼラチンおよびアルギナートの少なくとも1つを含む、請求項9記載の付加製造方法。
- 前記サポート材のパラメーターを選択し;次いで
あるタイプの印刷材料に基づいて、サポート材のパラメーターの値を調整する
ことを含み、
前記パラメーターの値は、パラメーターの値が調整されない場合の流体-流体相互作用中の第2の流体相から第2の固相への印刷材料の転移速度に比べて、流体-流体相互作用中の第2の流体相から第2の固相への印刷材料の転移速度を増加させるように構成される、請求項9記載の付加製造方法。 - 前記サポート材のパラメーターが、流体相の組成、pH、イオン強度、緩衝能および酵素活性の1つを含む、請求項12記載の付加製造方法。
- さらに、
前記サポート材のパラメーターを選択し;次いで
あるタイプの印刷材料に基づいてサポート材のパラメーターの値を調整することを含み、
前記パラメーターの値は、パラメーターの値が調整されない場合の流体-流体相互作用中にサポート材中への印刷材料の拡散速度に比べて、流体-流体相互作用中のサポート材中への印刷材料の拡散速度を減少させるように構成される、請求項9記載の付加製造方法。 - 前記サポート材のパラメーターが、流体相の組成、pH、イオン強度、緩衝能および酵素活性の1つを含む、請求項14記載の付加製造方法。
- さらに、注入中に前記サポート材を前記印刷材料に混合することを含み、前記サポート材の除去が、印刷材料の第2の固相において1以上のボイドを生じる、請求項9記載の付加製造方法。
- 前記サポート材が、流体-流体相互作用中に前記印刷材料のゼラチンを制御するように構成される塩濃度を含む、請求項16記載の付加製造方法。
- 前記印刷材料の第2の固相が、約60~80マイクロメートルの平均直径を有するコラーゲン・ストランドを含む、請求項9記載の付加製造方法。
- 前記印刷材料が第1の印刷材料を含み、
あるタイプの第1の印刷材料およびあるタイプの第2の印刷材料に基づいてサポート材を改変し;次いで
第1の印刷材料および第2の印刷材料をサポート材に注入する
ことを含む、請求項9記載の付加製造方法。 - 前記第1の印刷材料がコラーゲンを含み、第2の印刷材料がアルギナートを含み、サポート材がカルシウムカチオンを含む、請求項19記載の付加製造方法。
- インジェクター;
20g/Lを超える塩濃度のNaClおよびアラビアゴムの双方を含むコアセルベート・ゼラチン支持浴、ここに、前記コアセルベート・ゼラチン支持浴は、pH8を超え、第1の固相および第1の流体相を含み、前記コアセルベート・ゼラチン支持浴は、降伏応力閾値を超えて応力を受けることに応じて流れるように構成される;および
前記インジェクターにより、サポート材への注入のために構成されたコラーゲンおよびアルギナート、ここに、前記コラーゲンおよびアルギナートの各々は、6未満のpHを有し、前記コラーゲンおよびアルギナートの各々が、前記サポート材の第1の流体相と相互作用することによりコアセルベート・ゼラチン支持浴中のゲル化のために構成され、ゼラチンおよびアルギナートの各々が、ゲル化中に支持浴へ10%未満で拡散する、
を含むシステム。 - 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材;および
サポート材に埋め込まれる印刷材料
を含むシステムであって、
前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ、
前記印刷材料は、サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用により、サポート材中で第2の流体相から第2の固相に転移するように構成され、
前記サポート材が前記印刷材料より塩基性であり、前記印刷材料が酸性であって、前記サポート材の転移が、印刷材料およびサポート材の流体-流体相互作用中の印刷材料の中和を含む、前記システム。 - 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材;および
サポート材に埋め込まれる印刷材料
を含むシステムであって、
前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ、
前記印刷材料は、サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用により、サポート材中で第2の流体相から第2の固相に転移するように構成され、
前記印刷材料が第1の印刷材料であり、前記システムが、第1の印刷材料を包むメッシュを形成する第2の印刷材料を含み、前記メッシュが、サポート材が第1の印刷材料から除去される場合、第1の印刷材料の幾何学を支持するように構成されている、前記システム。 - 前記第1の印刷材料がコラーゲンを含み、前記第2の印刷材料がアルギナートを含み、前記サポート材がカルシウムを含む、請求項23記載のシステム。
- 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材の内部にインジェクターを移動させ、前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ;
印刷材料をサポート材に注入し、
前記サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用に基づいて、サポート材中で印刷材料を第2の流体相から第2の固相に転移させ;次いで
前記印刷材料からサポート材を除去することを含み、および
さらに、
前記印刷材料を酸性化すること;および
前記サポート材をアルカリ化すること、
を含み、
前記サポート材の転移は、印刷材料およびサポート材の流体-流体相互作用中の印刷材料の中和を含む、付加製造方法。 - 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材の内部にインジェクターを移動させ、前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ;
印刷材料をサポート材に注入し、
前記サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用に基づいて、サポート材中で印刷材料を第2の流体相から第2の固相に転移させ;次いで
前記印刷材料からサポート材を除去することを含み、および
さらに、
前記サポート材のパラメーターを選択し;次いで
あるタイプの印刷材料に基づいてサポート材のパラメーターの値を調整することを含み、
前記パラメーターの値は、パラメーターの値が調整されない場合の流体-流体相互作用中の第2の流体相から第2の固相への印刷材料の転移速度に比べて、流体-流体相互作用中の第2の流体相から第2の固相への印刷材料の転移速度を増加させるように構成される、付加製造方法。 - 前記サポート材のパラメーターが、流体相の組成、pH、イオン強度、緩衝能および酵素活性の1つを含む、請求項26記載の付加製造方法。
- 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材の内部にインジェクターを移動させ、前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ;
印刷材料をサポート材に注入し、
前記サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用に基づいて、サポート材中で印刷材料を第2の流体相から第2の固相に転移させ;次いで
前記印刷材料からサポート材を除去することを含み、および
さらに、
前記サポート材のパラメーターを選択し;次いで
あるタイプの印刷材料に基づいてサポート材のパラメーターの値を調整することを含み、
前記パラメーターの値は、パラメーターの値が調整されない場合の流体-流体相互作用中にサポート材中への印刷材料の拡散速度に比べて、流体-流体相互作用中のサポート材中への印刷材料の拡散速度を減少させるように構成される、付加製造方法。 - 前記サポート材のパラメーターが、流体相の組成、pH、イオン強度、緩衝能および酵素活性の1つを含む、請求項28記載の付加製造方法。
- 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材の内部にインジェクターを移動させ、前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ;
印刷材料をサポート材に注入し、
前記サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用に基づいて、サポート材中で印刷材料を第2の流体相から第2の固相に転移させ;次いで
前記印刷材料からサポート材を除去することを含み、および
さらに、注入中に前記サポート材を前記印刷材料に混合することを含み、前記サポート材の除去が、印刷材料の第2の固相において1以上のボイドを生じる、付加製造方法 - 前記サポート材が、流体-流体相互作用中に前記印刷材料のゼラチンを制御するように構成された塩濃度を含む、請求項30記載の付加製造方法。
- 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材の内部にインジェクターを移動させ、前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ;
印刷材料をサポート材に注入し、
前記サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用に基づいて、サポート材中で印刷材料を第2の流体相から第2の固相に転移させ;次いで
前記印刷材料からサポート材を除去することを含み、および
前記印刷材料の第2の固相が、約60~80マイクロメートルの平均直径を有するコラーゲン・ストランドを含む、付加製造方法。 - 第1の固相および第1の流体相を含むサポート材の内部にインジェクターを移動させ、前記第1の流体相は、応力を受ける前記サポート材に応じて生じ;
印刷材料をサポート材に注入し、
前記サポート材の第1の流体相と印刷材料の第2の流体相との間の流体-流体相互作用に基づいて、サポート材中で印刷材料を第2の流体相から第2の固相に転移させ;次いで
前記印刷材料からサポート材を除去することを含み、および
前記印刷材料が第1の印刷材料を含み、
あるタイプの第1の印刷材料およびあるタイプの第2の印刷材料に基づいてサポート材を改変し;次いで
第1の印刷材料および第2の印刷材料をサポート材に注入する
ことを含む、付加製造方法。 - 前記第1の印刷材料がコラーゲンを含み、第2の印刷材料がアルギナートを含み、サポート材がカルシウムカチオンを含む、請求項33記載の付加製造方法。
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