北京理工大学高戈获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利基于多材料悬浮生物3D打印的动脉器官芯片及制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116218760B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-19发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310075519.5,技术领域涉及:C12N5/071;该发明授权基于多材料悬浮生物3D打印的动脉器官芯片及制备方法是由高戈;潘晨;高琦琦;李伟设计研发完成,并于2023-02-07向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于多材料悬浮生物3D打印的动脉器官芯片及制备方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于多材料悬浮生物3D打印的动脉器官芯片及制备方法,其中生物墨水材料来源于哺乳动物软组织的脱细胞基质,本发明以猪皮脱细胞基质dECM为例,结合三联吡啶氯化钌Ru和过硫酸钠SPS,配制具有光辐照交联特性的生物墨水材料VLC‑dECM,易溶于水的PF‑127为牺牲墨水材料,通过先后在支撑浴材料VLC‑dECM中悬浮打印第一层封装人源主动脉血管平滑肌细胞的VLC‑dECM材料和第二层牺牲材料PF‑127,经过可见光交联后,使用磷酸缓冲液PBS溶解去掉牺牲材料PF‑127,形成血管通道。本发明节约了制造时间;制造的动脉器官芯片可在重力引导下实现无泵灌流,简化动脉器官芯片的整体结构;制造的动脉器官芯片具有良好的多层动脉仿生结构。
本发明授权基于多材料悬浮生物3D打印的动脉器官芯片及制备方法在权利要求书中公布了:1.基于多材料悬浮生物3D打印的动脉器官芯片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤一、配制支撑浴墨水; 将质量浓度2%的脱细胞基质dECM与10×DMEM溶液按体积比9:1混合,加入氢氧化钠溶液,使调节后的dECM材料pH=7;按照1:0.6的体积比,将dECM与磷酸缓冲液PBS均匀混合,然后放入生物培养箱,条件为37℃,体积比5.0%CO2,培养20~30分钟,进行预交联形成凝胶后取出,使用破壁机将dECM凝胶打碎3分钟,形成dECM微凝胶颗粒; 将dECM微凝胶颗粒在高速离心机中,转速10000rmin,离心5分钟,吸出离心后的上层清液; 在避光和温度小于15℃环境中,按照体积比1:100的比例向dECM微凝胶颗粒均匀混入三联吡啶氯化钌,制备浓度50mML的溶液,继续按照体积比1:10的比例均匀混入过硫酸钠SPS,制备浓度50mML的溶液,得到的混合生物墨水VLC-dECM用于支撑浴材料,以下简称0.5VLC-dECM,具有剪切恢复和光辐照交联性质;将0.5VLC-dECM墨水挤入生物3D打印机的第一喷头1胶筒内,设置打印温度为15℃; 步骤二、配制打印生物墨水; 将质量浓度2%的dECM与10×DMEM溶液按体积9:1混合,加入氢氧化钠溶液,中和材料酸性,使调节后的dECM材料pH=7;按照1:0.7的体积比例,将dECM材料与磷酸缓冲液PBS均匀混合; 在避光和温度小于15℃环境中,按照体积比1:200的比例向dECM凝胶中均匀混入三联吡啶氯化钌,制备浓度50mML的溶液,继续按照体积比1:20的比例均匀混入过硫酸钠SPS,制备浓度50mML的溶液; 制备得到用于生物3D打印的混合生物墨水VLC-dECM,以下简称0.25VLC-dECM,具有剪切恢复和光辐照交联性质; 使用移液枪将浓度为2×106cellsmL人源主动脉血管平滑肌细胞HAoSMCs均匀混入0.25VLC-dECM,并挤入生物3D打印机的第二喷头2胶筒内,设置打印温度为15℃; 步骤三、将生物3D打印机的接收平台温度设置为15℃,在避光环境中开始进行生物3D打印;首先使用针头直径0.8mm的第一喷头1向预先制备完成的芯片框架中打印1-2mm厚度的0.5VLC-dECM材料作为动脉器官芯片的支撑浴材料,打印速度150mmmin,打印气压8kPa,其中芯片框架使用生物聚合物材料聚乙烯在打印温度120℃,挤出气压330kPa条件下,通过生物3D打印方式制造,其结构为空心“工”字型,并设计有灌流引流口,用于引导细胞培养液流入动脉器官芯片管道内,辅助无泵灌流; 步骤四、转换针头直径0.8mm的第二喷头2挤出封装HAoSMCs细胞的0.25VLC-dECM,打印速度250mmmin,打印气压8kPa,并按照G代码指令完成打印路径,形成动脉器官芯片的第一层结构; 步骤五、转换针头直径0.8mm的第三喷头3挤出牺牲材料PF-127,牺牲材料PF-127为40%wv溶液,在打印温度25℃,打印速度350mmmin,打印气压170kPa参数下,按照与步骤四同样的打印路径运动,完成打印; 步骤六、使用光照强度25mWcm2,波长405nm的可见光照射动脉器官芯片20s,使其发生光辐照交联; 步骤七、使用磷酸缓冲液PBS去除牺牲墨水材料PF-127,形成动脉器官芯片微通道,此时动脉器官芯片模型结构制造完成; 步骤八、向动脉器官芯片模型加入适量DMEM培养液,并将模型放置温度37℃、体积比5%CO2的生物培养箱中30分钟,使VLC-dECM材料中含有的dECM发生温敏交联,与光辐照交联凝胶形成互穿网络; 步骤九、取出动脉器官芯片模型,吸走DMEM培养液,向模型管道内种植密度2×106cellsmL的人脐静脉内皮细胞HUVECs,再次加入培养液,并放置温度37℃、体积比5%CO2的生物培养箱; 步骤十、培养2小时后观察细胞状态,更换新的DMEM培养液,并将动脉器官芯片放在摇床上辅助培养液在重力引导下进行无泵灌流,摇床设置为上下摆动,与水平面最大摆角设置为15°,摇摆速度30rmin,使培养液能够充分灌注芯片管道,放置37℃、体积比5%CO2的生物培养箱继续培养,直到血管模型管道长满细胞形成内皮层,HAoSMCs细胞形成中膜层。
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