TWI524883B - 三維支架之製備裝置及其製備方法 - Google Patents

Description

三維支架之製備裝置及其製備方法

本發明係關於一種三維支架之製備裝置及其製備方法，特別係關於一種用於組織工程或細胞培養之三維支架之製備裝置及其製備方法。

細胞培養及組織工程是再生醫學中的關鍵技術，其是藉由人為方式大量增殖，以提供足夠的細胞進行實驗分析，再模擬並提供組織細胞生長發育所需的條件，使經由培養所得之細胞能生長分化成具有專一性質的細胞或組織。

雖然運用再生醫學不僅可解決病患等待器官捐贈的不確定性，更可消除器官移植後免疫系統可能發生排斥的潛在疑慮。然而，其發展卻受限於少數技術，例如細胞培養及立體支架。

細胞培養技術中，為使經由培養所得的細胞最終能生長成為符合理想功能及型態的組織或器官，支架(scaffold)的運用扮演了極為重要的角色。支架的功能是提供一個適宜細胞生長的立體框架結構，也就是一般所稱的三維支架，其具有大量的孔洞供應細胞附著或接種，再藉此導引細胞朝依規劃的三維方向進行生長分化，產生擬似的再生組織或器官。

習知的支架製備技術主要係利用將球體堆疊後，灌入膠體，等到膠體凝固後再將球體取出，留下與原本球體大小相同的孔洞，以供應細胞附著或接種。然而，習知的支架製備技術在拿取球體時過程，容易損壞球體周圍之支架。再者，拿取球體的製備步驟繁複，且製作成本相當高，所需要耗費的製備時間也相當久。

因此，如何提供一種三維支架之製備方法及製備裝置，能以 簡易的方式及設備，即可達到製備三維支架之目的，以簡化製備支架的繁複操作與製備時間是為當前重要的課題之一。

有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種三維支架之製備方法及製備裝置，能以簡易的方式及設備，即可達到製備三維支架之目的，以簡化製備支架的繁複操作與製備時間。

為達上述目的，依據本發明之一種三維支架之製備裝置，包括一氣泡產生器、一氣泡混合通道、一凝結溶液通道以及一氣泡收集器。氣泡產生器包括一氣體流道、一膠體溶液流道及一隔離體。膠體溶液流道係環繞氣體流道。隔離體係設置於氣體流道與膠體流道之間。氣泡混合通道係與氣泡產生器之一第一出口連接。凝結溶液通道係與氣泡混合通道連接。氣泡收集器係與氣泡混合通道之一第二出口連接

在本發明一實施例中，凝結溶液通道設置於氣泡混合通道靠近氣泡產生器的一側，並與第一出口具有一距離。

在本發明一實施例中，氣泡混合通道具有至少一彎折部。

在本發明一實施例中，彎折部設置於氣泡混合通道與凝結溶液通道的連接處與第二出口之間。

在本發明一實施例中，氣體流道與膠體溶液流道的一交界處鄰近第一出口。

在本發明一實施例中，氣泡混合通道的孔徑介於10 μm至1 mm之間。

在本發明一實施例中，氣泡收集器泡具有一下板，下板具有複數凹槽，以容置該些氣泡。

在本發明一實施例中，氣泡收集器具有一上板，上板與下板緊密連結且覆蓋該些凹槽。

為達上述目的，依據本發明之一種三維支架之製備方法，包括下列步驟：將一膠體溶液及一氣流經由一氣泡產生器，形成複數氣泡；將該些氣泡通入一氣泡混合通道；加入一凝結溶液於氣泡混合通道，以進 行一凝膠反應；以及打通至少部分該些氣泡，以形成一三維支架。

在本發明一實施例中，膠體溶液包括一第一材料及一第二材料，第一材料與第二材料混合形成一膠體溶液。

在本發明一實施例中，第一材料與第二材料的其中之一包含單體分子，第一材料與第二材料的另外之一包含架橋分子。

在本發明一實施例中，凝結溶液包括一起始劑。

在本發明一實施例中，凝結溶液更包括一催化劑。

在本發明一實施例中，其中進行一凝膠反應之步驟包括於50℃~70℃的環境中進行凝膠反應。

在本發明一實施例中，其中打通至少部分該些氣泡之步驟係於一低壓環境下，將該些氣泡浸置於一液體，以抽氣移除該些氣泡內的氣體。

在本發明一實施例中，其中製備方法更包括：將該些三維支架浸置於一蛋白質溶液中。

在本發明一實施例中，蛋白質溶液包括一纖維連接蛋白。

在本發明一實施例中，其中製備方法更包括：將該些三維支架浸置於一交聯試劑中。

在本發明一實施例中，其中製備方法更包括：以一磷酸緩衝溶液、一清水、一等張溶液或一等張培養液進行淋洗。

在本發明一實施例中，氣泡產生器係包括一氣體流道、一膠體溶液流道及一隔離體，膠體溶液流道環繞氣體流道，且隔離體係設置於氣體流道與膠體溶液流道之間，膠體溶液係由膠體溶液流道流過，氣流係由該氣體流道流過。

在本發明一實施例中，氣泡混合通道係分別與氣泡產生器之一第一出口及一凝結溶液通道連接，且凝結溶液通道設置於該氣泡混合通道靠近氣泡產生器的一側，並與第一出口具有一距離。

承上所述，依據本發明之一種三維支架之製備方法及製備裝置，僅需運用氣泡產生器將流過的膠體溶液與氣流形成複數氣泡，且膠體溶液的氣泡係通過第一出口，並於氣泡混合通道中流動，流經與凝結溶液 通道的連接處時，始與凝結溶液接觸，使膠體溶液的氣泡與凝結溶液於氣泡混合通道中相互混合，並開始產生凝膠反應。而氣泡混合通道中的氣泡因凝膠反應而形成較為黏稠的氣泡後，再通過第二出口以進入氣泡收集器中進行氣泡的堆疊，並於氣泡收集器中完成凝膠反應，以固化形成一種三維的氣泡堆疊結構。接著，打通至少部分固化的氣泡，以形成一三維支架。因此，本發明係為一種簡易且快速的三維支架製備裝置及製備方法。

1‧‧‧製備裝置

11‧‧‧氣泡產生器

111‧‧‧氣體流道

112‧‧‧膠體溶液流道

113‧‧‧隔離體

114‧‧‧第一出口

12、12a、12b‧‧‧氣泡混合通道

121、121a、121b‧‧‧彎折部

122‧‧‧第二出口

13‧‧‧凝結溶液通道

14、14a‧‧‧氣泡收集器

141、141a‧‧‧下板

142、142a‧‧‧上板

2‧‧‧氣流供應單元

3‧‧‧膠體溶液供應單元

4‧‧‧凝結溶液供應單元

A-A‧‧‧剖面線

B‧‧‧氣泡

C‧‧‧凹槽

D1‧‧‧孔徑

D2‧‧‧最小距離

E‧‧‧流入口

O‧‧‧流出口

S‧‧‧距離

S10~S60‧‧‧步驟

圖1為依據本發明一實施例之三維支架之製備方法的示意圖。

圖2A為依據本發明一實施例之三維支架之製備裝置的立體示意圖。

圖2B為圖2A所示之A-A線的剖面示意圖。

圖2C為圖2B所示之氣泡混合通道的部分示意圖。

圖3A為圖2B所示之氣泡混合通道的另一實施方式的示意圖。

圖3B為圖2B所示之氣泡混合通道又一實施方式的示意圖。

圖4A為圖2A所示之氣泡收集器的示意圖。

圖4B為圖2A所示之氣泡收集器另一實施方式的示意圖。

圖5為本發明另一實施例之三維支架的製備方法。

以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種三維支架之製備裝置及其製備方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

圖1為依據本發明一實施例之三維支架之製備方法的示意圖，圖2A為依據本發明一實施例之三維支架之製備裝置的立體示意圖，圖2B為圖2A所示之A-A線的剖面示意圖，而於本實施例中，圖1所示之製備方法可藉由圖2A及圖2B所示之製備裝置。因此，以下先敘明圖1所示之三維支架的製備方法後，其各步驟細節，將搭配三維支架的製備裝置一併敘明之，請同時參照圖1、圖2A及圖2B所示。

本實施例所揭露之三維支架之製備方法，包括下列步驟：將 一膠體溶液及一氣流經由一氣泡產生器，形成複數氣泡(步驟S10)；將該些氣泡通入一氣泡混合通道(步驟S20)；加入一凝結溶液於氣泡混合通道，以進行一凝膠反應(步驟S30)；以及打通至少部分該些氣泡，以形成一三維支架(步驟S40)。

而本實施例之三維支架的製備裝置1，包括一氣泡產生器 11、一氣泡混合通道12、一凝結溶液通道13以及一氣泡收集器14。其中，氣泡混合通道12的兩端分別連接於氣泡產生器11及氣泡收集器14，而氣泡產生器11可形成複數個氣泡B，並經由氣泡混合通道12流動至氣泡收集器14。詳細而言，並對應於步驟S10，於本實施例中，氣泡產生器11係以具有雙流道的板狀氣泡產生器11為例，其包括氣體流道111、膠體溶液流道112及隔離體113，膠體溶液流道112係環繞氣體流道111，且隔離體113設置於膠體溶液流道112與氣體流道111之間，以分隔開膠體溶液流道112及氣體流道111。當然，於其他實施例中，氣泡產生器11亦可以為其他構型，本發明不以此為限。

其中，氣體流道111與一氣流供應單元2相連接，以提供氣 流，氣流較佳是由化學穩定性佳的氣體產生流動所形成者，例如但不限於氮氣氣流、含氟氣體氣流、鈍性氣體氣流或空氣氣流。而氣流供應單元2較佳是可保持內部氣體最低污染機率且具有可調整氣流的噴出壓力、流動速度及/或氣體單位時間內輸出量等功能。藉由氣流供應單元2的調控，即可調整氣泡B中氣體空間的大小，非常簡便。本實施例中，氣體空間可佔氣泡B整體50%~90%的體積。

膠體溶液流道112與膠體溶液供應單元3相連接，以提供膠 體溶液，而膠體溶液供應單元3可為任何能簡易補充膠體溶液並將膠體溶液流通至膠體溶液流道112者，其可例如但不限於具儲液功能的槽，且結構或形狀上都無特別的限制，膠體溶液供應單元3較佳是可保持內部膠體溶液最低污染機率且具有可調整膠體溶液的輸出壓力、流動速度及/或單位時間輸出量等功能。為確保所形成的三維支架無污染之虞，在本實施例中，氣泡產生器11在由氣流供應單元2與膠體溶液供應單元3向氣體流道111與膠體溶液流道112輸送乃至於最後到氣泡形成的流通途徑中，是為一封 閉的流道，以達成降低污染風險的目的。

因此，當膠體溶液經由膠體溶液流道112流過，而氣流經由 氣體流道111流過，則在膠體溶液流道112與氣體流道111交會之處，即可形成複數個氣泡B。該些氣泡B經由氣泡產生器11與氣泡混合通道12相連接的第一出口114流出。較佳的，氣體流道111之末端在外觀上為類似滴管的形狀，而具有相對於氣體流道111其他部分較為尖細的一尖端，且管徑逐漸縮小，其與膠體溶液流道112的交界處鄰近第一出口114。而可利用氣體流道111所具有之類似滴管的形狀，有利於產生較小尺寸的氣泡。

於本實施例中，膠體溶液係以可交聯的膠體溶液為例說明， 詳言之，膠體溶液可包括第一材料及第二材料，而第一材料與第二材料混合形成可交連膠體溶液。其中，第一材料與第二材料的其中之一包含單體分子(monomer)，第一材料與第二材料的另外之一包含架橋分子(crosslinker)，而於本實施例中，第一材料為單體分子，可例如但不限於丙烯醯胺(acrylamide)，第二材料為架橋分子，可例如但不限於N-N'亞甲基雙丙烯醯胺(N,N'-Methylenebisacrylamide，亦可稱為Bisacrylamide)。當單體分子(第一材料)與架橋分子(第二材料)混合後即為膠體溶液，於此所述之膠體溶液，係為液態的結構，並不具有固態的膠體，其必須經由起始作用後，才可使單體分子與相互連結以凝結成固態的膠體結構。另外，更可藉由調整單體分子(第一材料)與架橋分子(第二材料)的比例，以控制所固化形成之膠體的硬度，即經由後續實驗步驟(步驟S30)所形成之三維支架的硬度。較佳的，單體分子(第一材料)與架橋分子(第二材料)的比例可介於20：1至50：1之間。舉例而言，當單體分子(第一材料)與架橋分子(第二材料)的比例(重量/體積百分比)分別為12/0.6、12/0.3、12/0.145、7/0.2、7.5/0.1、5/0.2時，其經由後續步驟所形成之三維支架的硬度分別為6045帕(Pa)、2470帕(Pa)、1256帕(Pa)、780帕(Pa)、480帕(Pa)、320帕(Pa)。因此，本實施例可藉由調整膠體溶液之第一材料與第二材料的比例，以調整所形成之三維支架的軟硬程度。

於本實施例中，膠體溶液係為第一材料及第二材料的混合 液，並將混合液(膠體溶液)置入膠體溶液供應單元3中，經由膠體溶液 流道112與氣體流道111的交會之處，使膠體溶液與氣體混合後以形成氣泡B。當然，於其他實施例中，亦可具有二條膠體流道，其一提供一第一材料，另一提供一第二材料，且二條膠體流道可各自獨立

如圖1及圖2B所示，於步驟S20中，將該些氣泡B通入一氣泡混合通道12，換言之，膠體溶液與氣流接觸後所形成氣泡B(步驟S10)，其由第一出口114流出，並進入氣泡混合通道12中(步驟S20)。接著，於步驟S30中，加入凝結溶液於氣泡混合通道12，以與氣泡B進行凝膠反應，亦即使膠體溶液的氣泡B凝結成固態的結構。其中，凝結溶液通道13的其中一端與氣泡混合通道12連接，而另一端與凝結溶液供應單元4相連接，如圖2A所示，而凝結溶液經由凝結溶液通道13流通至氣泡混合通道12。且較佳地，凝結溶液通道13設置於氣泡混合通道12靠近氣泡產生器11的一側，並與第一出口114具有一距離S，於此初步的形成膠體溶液的氣泡B，直到與凝結溶液通道13連接的位置，膠體溶液的氣泡B開始與凝結溶液接觸，使膠體溶液的氣泡B開始產生凝膠反應。

如前所述，凝結溶液係指可使膠體溶液產生凝膠反應的物 質，於本實施例中，由於膠體溶液係由單體分子(第一材料)與架橋分子(第二材料)混合而成，故凝結溶液可包括一起始劑。詳細而言，單體分子為形成膠體的基本單位，亦為膠體溶液的主要成分，然，數個單體分子的聚合需要藉由起始劑提供自由基後，開始有單體分子的聚合反應。另外，單體分子之間的聚合反應係成線狀相互連結，而架橋分子可與單體分子連結，使單體分子的聚合產生分枝，進而固化形成膠體。而於本實施例中，起始劑可例如但不限於過硫酸銨(Ammonium Persulfate,APS)。較佳的，凝結溶液更可包括一催化劑，其可加快凝膠反應的速度，詳言之，催化劑係為可幫助傳遞自由基的物質，故可加速單體分子之間及其與架橋分子的連結反應，以加快凝膠反應的速度。於本實施例中，凝結溶液係包括起始劑及催化劑，其中催化劑可例如但不限於N,N,N',N'-四甲基乙二胺(N,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine,TEMED)。

圖2C為圖2B所示之氣泡混合通道的部分示意圖，請同時 參考圖2B及圖2C所示。於本實施例中，氣泡混合通道12的孔徑D1介於 10μm至1mm之間，而本實施例之氣泡混合通道12係為圓形的管狀結構，換言之，其直徑介於10μm至1mm之間。一般而言，剛形成之氣泡B係為圓形，若氣泡混合通道12為線性的結構，則氣泡B可保持為圓形，而本實施例之氣泡混合通道12具有至少一彎折部121，當氣泡B於氣泡混合通道12中流動並進入彎折部121時，將會受到壓迫而變形，即為非圓形的結構。詳言之，氣泡B的截面係為一封閉曲線，而封閉曲線的最小距離D2係小於氣泡混合通道12的孔徑D1。另外，氣泡混合通道12的形狀可控制氣泡B的形狀，詳言之，不規則的氣泡混合通道12，即本實施例之具有彎折部121的氣泡混合通道12，可形成較為扁長的氣泡B。

且較佳的，如圖2B所示，彎折部121設置於氣泡混合通道12與凝結溶液通道13的連接處與氣泡收集器14之間。詳細而言，氣泡混合通道12的其中一端與氣泡產生器11的第一出口114連接，而氣泡混合通道12的另一端則為第二出口122係與氣泡收集器14連接，其中，彎折部121設置於凝結溶液通道13的連接處與第二出口122之間。彎折部121的設置除了可控制氣泡B的形狀之外，由於凝結溶液與膠體溶液接觸後仍需要一段凝膠反應的時間，故彎折部121的設置更可藉由延長氣泡混合通道12的路徑，以增加膠體溶液的氣泡B與凝結溶液的產生凝膠反應時間。

如圖2B所示，於本實施例中，氣泡混合通道12具有三個呈現U型的彎折部121，且彎折部121的彎折方向交錯設置，然，本發明不以此為限。詳言之，不以彎折部121的數量為限，其可視氣泡混合通道12的長度或所欲形成之氣泡B的形狀而設計。當然，亦不以氣泡混合通道12的構型為限，如圖3A及圖3B所示，圖3A為圖2B所示之氣泡混合通道的另一實施方式的示意圖，圖3B為圖2B所示之氣泡混合通道又一實施方式的示意圖。請先參考圖3A所示，氣泡混合通道12a的彎折部121a為連通的結構，使氣泡混合通道12a形成具有環形通道的結構。另請參考圖3B所示，氣泡混合通道12b的彎折部121b亦可以為孔徑較大的結構，使氣泡B於彎折部121b短暫停留，以延長氣泡B與凝結溶液相互混合的時間，本發明不以此為限。另外，由於彎折部121(121a、121b)的構型，亦會影響氣泡B與凝結溶液相互混合的程度，故亦可依據所欲達成之混合程 度，變換調整彎折部121(121a、121b)的構型。

如圖2A及圖2B所示，簡言之，膠體溶液的氣泡B於第一出口114形成，並於氣泡混合通道12中流動，流經與凝結溶液通道13的連接處時，始與凝結溶液接觸，開始產生凝膠反應，並經由彎折部121以改變氣泡B的形狀並使氣泡B因凝膠反應而形成較為黏稠的膠體溶液後，再通過第二出口122以進入氣泡收集器14中進行氣泡B的堆疊。其中，藉由膠體溶液供應單元3調整膠體溶液的流量、氣流供應單元2的調整氣體流量，以及第一出口114的大小共同調整氣泡B的大小。

圖4A為圖2A所示之氣泡收集器的示意圖，如圖4A所示，本實施例之氣泡收集器14具有一下板141，下板141具有複數凹槽C，以容置氣泡B。其中，於氣泡產生器11產生之氣泡B可經由氣泡混合通道12，並於第二出口122流入下板141之凹槽C中，以收集該些氣泡B於凹槽C內，並使得該些氣泡B可自動緊密排列，而氣泡B的凝膠反應可於凹槽C中繼續進行。因此，業者只要自行設計凹槽C的尺寸大小以及形狀來收集氣泡，即可得到與凹槽C尺寸形狀相符合的三維支架。於本實施例中，係以凹槽C尺寸形狀為實驗室常用的孔盤(well plate)的孔徑尺寸，以方便後續實驗(例如接合蛋白質或細胞接種)進行。本實施例之凹槽C為圓盤形，亦可為橢圓形或多邊形，本發明不以此為限。此外，凹槽C與相鄰的另一凹槽C係為相連通或不相連通。本實施例係以相連通的凹槽C為例說明之，請同時參考圖2B及圖4A所示，若下板141中之凹槽C為相連通，則氣泡收集器14需有一流入口E，並可與圖2B所示之第二出口122相連接，使氣泡B經由氣泡混合通道12流出後，可藉由流入口E進入凹槽C中。另外，氣泡B可經由相連通之凹槽C傳送至每一凹槽C中，並於其中一凹槽C有一流出口O，即可使多餘之氣泡由此流出口O流出，操作上更為快速。當然，於其他實施例中，如圖4B所示，圖4B為圖2A所示之氣泡收集器另一實施方式的示意圖，各凹槽C之間亦可不相連通，即各凹槽C有其獨立的流入口E及流出口O。且較佳的，氣泡收集器14a更具有一上板142a，上板142a與下板141a緊密連結且覆蓋該些凹槽C，以達到降低污染風險的目的。

復參考圖2A及圖2B所示，較佳的，當氣泡B於氣泡收集 器14內進行凝膠反應的同時，可將氣泡收集器14置於高於室溫的環境中，例如50℃~70℃，較佳為60℃的環境中，使氣泡B位於60℃左右的環境，以加速凝膠反應的進行。而待氣泡B於氣泡收集器14內完成凝膠反應後，於此所述之「完成凝膠反應」係指將原本堆疊的複數氣泡，較佳是為自動堆疊成緊密排列的複數氣泡的氣泡壁，由較為濃稠之膠體溶液的氣泡B(即與凝結溶液接觸，但仍未固化成膠體的階段，即為彎折部121內或剛流入氣泡收集器14的氣泡B)固化形成一種三維的膠體結構(氣泡B的堆疊)。 接著，搭配圖1所示，於步驟S40中，打通至少部分該些氣泡B，以形成三維支架。在本實施例中，係於一真空環境下，以抽氣移除該些氣泡B內的氣體。氣泡B會因為壓力差而破壞，使封閉氣泡(closed-cell foam)變成開放氣泡(open-cell foam)。詳細而言，其作法可以將氣泡B進行凝膠作用後所形成之固化的膠體結構(以下稱固化結構)設置於真空環境中，由於外界環境的氣體壓力小於固化結構內氣泡中氣體的壓力，故氣體會自動從固化結構中釋放出來，該固化結構即形成三維支架。

簡言之，本實施例之三維支架的製備裝置及製備方法，係藉 由氣泡產生器11先形成複數膠體溶液的氣泡B後，再將該些氣泡B通入氣泡混合通道12，並於此與凝結溶液混合以開始產生凝膠反應。且氣泡混合通道12與氣泡收集器14連接，使該些開始產生凝膠反應的氣泡B於氣泡收集器14中堆疊，以形成三維的結構。待凝膠反應完全使氣泡B形成固化結構後，再將固化結構的氣泡B內部的氣體排出，以形成三維支架。需注意的是，由於各氣泡B皆是經由相同的氣泡混合通道12後，再流入氣泡收集器14中堆疊形成三維結構，故所形成之三維支架中每個孔洞的大小大致相同。

除此之外，如圖所示，圖5為本發明另一實施例之三維支架 的製備方法，三維支架的製備方法更可包括：將該些三維支架浸置於一蛋白質溶液中(步驟S50)，其中，本實施例之步驟S10至步驟S40相同，可參考前述，於此不加贅述。而於步驟S50中，即係將步驟S40所形成之三維支架浸置於一蛋白質溶液，且較佳的，蛋白質溶液包括一纖維連接蛋白， 以將纖維連接蛋白接合於三維支架，使三維支架可模擬細胞外基質(extracellular matrix,ECM)以供細胞培養，達成研究上或醫療上之目的。當然於其他實施例中，蛋白質溶液亦可以為其他蛋白質，本發明不以纖維連接蛋白為限。較佳的，三維支架的製備方法更可包括步驟S42，將三維支架浸置於一交聯試劑中，使交聯試劑先與三維支架連接後，再使纖維連接蛋白藉由交聯試劑的結構進而接合於三維支架。詳細而言，由於單體分子(第一材料，本實施例係以丙烯醯胺為例)為膠體溶液的主要成分，故交聯試劑較佳為具有異雙官能基的物質，其一端可連結於單體分子，而另一端可連結於蛋白質的胺基。而本實施例之交聯試劑係以光反應的交聯試劑為例說明之，其可例如但不限於磺化的苯基疊氮化合物，舉例而言，6-[(4-叠氮-2-硝基苯基)氨基]己酸磺酸基琥珀醯亞胺酯(Sulfosuccinimidyl-6-[4-azido-2-nitrophenylamino] hexanoate,Sulfo-SANPAH)，以下簡稱為Sulfo-SANPAH。其一端可作為單體分子的丙烯醯胺連結，另一端則可與纖維連接蛋白的胺基連結，進而使纖維連接蛋白連結於三維支架，以形成具有纖維連接蛋白的三維支架，供後續細胞培養。當然，於其他實施例中，蛋白質溶液亦可同時具有可產生交聯反應的分子，本發明不以此為限。

實施上，可先將由步驟S40所形成之三維支架浸置於一交聯試劑中(步驟S42)，由於本實施例係以光反應的交聯試劑為例，故將浸置於交聯試劑的三維支架以紫外光照射，使交聯試劑之Sulfo-SANPAH固定於作為單體分子的丙烯醯胺，再以清水淋洗三維支架，以去除未固定於三維支架的Sulfo-SANPAH。接著，將以交聯試劑處理後的三維支架浸置於具有纖維連接蛋白的溶液中(步驟S50)，使纖維連接蛋白藉由交聯試劑與三維支架連接。因此，依本實施例之製備方法所形成之三維支架，更連接有纖維連接蛋白(蛋白質)，可作為模擬細胞外基質以應用於相關之細胞試驗。

另外，於本實施例中，三維支架的製備方法更可包括：以一磷酸緩衝溶液、一清水、一等張溶液或一等張培養液進行淋洗(步驟S60)。詳細而言，以一磷酸緩衝溶液(phosphate-buffered saline)、一清水、一等張溶液或一等張培養液進行淋洗具有纖維連接蛋白的三維支架。在此，三維 支架係以磷酸緩衝溶液淋洗三次，每次淋洗一小時，以讓三維支架的環境，適於後續的細胞培養。

綜上所述，依據本發明之一種三維支架之製備方法及製備裝置，僅需運用氣泡產生器將流過的膠體溶液與氣流形成複數氣泡，且膠體溶液的氣泡係通過第一出口，並於氣泡混合通道中流動，流經與凝結溶液通道的連接處時，始與凝結溶液接觸，使膠體溶液的氣泡與凝結溶液於氣泡混合通道中相互混合，並開始產生凝膠反應。而氣泡混合通道中的氣泡因凝膠反應而形成較為黏稠的氣泡後，再通過第二出口以進入氣泡收集器中進行氣泡的堆疊，並於氣泡收集器中完成凝膠反應，以固化形成一種三維的氣泡堆疊結構。接著，打通至少部分固化的氣泡，以形成一三維支架。因此，本發明係為一種簡易且快速的三維支架製備裝置及製備方法。

另外，除可藉由調整氣泡混合通道的孔徑大小或形狀，以控制所形成之氣泡的大小及形狀，進而調整所形成之三維支架的孔徑大小及孔隙率，更由於各氣泡皆是經由氣泡混合通道後，在流入氣泡收集器中堆疊形成三維結構，故所形成之三維支架中每個孔洞的大小大致相同。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本案之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧製備裝置

11‧‧‧氣泡產生器

111‧‧‧氣體流道

112‧‧‧膠體溶液流道

114‧‧‧第一出口

12‧‧‧氣泡混合通道

121‧‧‧彎折部

122‧‧‧第二出口

13‧‧‧凝結溶液通道

14‧‧‧氣泡收集器

2‧‧‧氣流供應單元

3‧‧‧膠體溶液供應單元

4‧‧‧凝結溶液供應單元

A-A‧‧‧剖面線

S‧‧‧距離

Claims (19)

1. 一種三維支架之製備裝置，包括：一氣泡產生器，包括：一氣體流道；一膠體溶液流道，其係環繞該氣體流道；及一隔離體，係設置於該氣體流道與該膠體流道之間；一氣泡混合通道，係與該氣泡產生器之一第一出口連接，該氣泡混合通道具有至少一彎折部；一凝結溶液通道，係與該氣泡混合通道連接；以及一氣泡收集器，係與該氣泡混合通道之一第二出口連接，該彎折部設置於該氣泡混合通道與該凝結溶液通道的連接處與該第二出口之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之製備裝置，其中該凝結溶液通道設置於該氣泡混合通道靠近氣泡產生器的一側，並與該第一出口具有一距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之製備裝置，其中該氣體流道與該膠體溶液流道的一交界處鄰近該第一出口。
4. 如申請專利範圍第1項所述之製備裝置，其中該氣泡混合通道的孔徑介於10μm至1mm之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之製備裝置，其中該氣泡收集器泡具有一下板，該下板具有複數凹槽，以容置該些氣泡。
6. 如申請專利範圍第5項所述之製備裝置，其中該氣泡收集器具有一上板，該上板與該下板緊密連結且覆蓋該些凹槽。
7. 一種三維支架之製備方法，包括下列步驟：將一膠體溶液及一氣流經由一氣泡產生器，形成複數氣泡；將該些氣泡通入一氣泡混合通道，該氣泡混合通道具有至少一彎折部；加入一凝結溶液於該氣泡混合通道，以進行一凝膠反應，該彎折部設置於該氣泡混合通道與加入該凝結溶液的連接處與該氣泡混合通道之一出口之間；以及打通至少部分該些氣泡，以形成一三維支架。
8. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，其中該膠體溶液包括一第一材 料及一第二材料，該第一材料與該第二材料混合形成一膠體溶液。
9. 如申請專利範圍第8項所述之製備方法，其中該第一材料與該第二材料的其中之一包含單體分子，該第一材料與該第二材料的另外之一包含架橋分子。
10. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，其中該凝結溶液包括一起始劑。
11. 如申請專利範圍第10項所述之製備方法，其中該凝結溶液更包括一催化劑。
12. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，其中進行一凝膠反應之步驟包括於50℃~70℃的環境中進行該凝膠反應。
13. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，其中打通至少部分該些氣泡之步驟係於一低壓環境下，將該些氣泡浸置於一液體，以抽氣移除該些氣泡內的氣體。
14. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，更包括：將該些三維支架浸置於一蛋白質溶液中。
15. 如申請專利範圍第14項所述之製備方法，其中該蛋白質溶液包括一纖維連接蛋白。
16. 如申請專利範圍第14項所述之製備方法，更包括：將該些三維支架浸置於一交聯試劑中。
17. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，更包括：以一磷酸緩衝溶液、一清水、一等張溶液或一等張培養液進行淋洗。
18. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，其中該氣泡產生器係包括一氣體流道、一膠體溶液流道及一隔離體，該膠體溶液流道環繞該氣體流道，且該隔離體係設置於該氣體流道與該膠體溶液流道之間，該膠體溶液係由該膠體溶液流道流過，該氣流係由該氣體流道流過。
19. 如申請專利範圍第7項所述之製備方法，其中該氣泡混合通道係分別與該氣泡產生器之一第一出口及一凝結溶液通道連接，且該凝結溶液通道設置於該氣泡混合通道靠近氣泡產生器的一側，並與該第一出口具有一距離。