一种制备组织的方法及装置

摘要

本发明实施例公开了一种制备组织的方法及装置，根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体，从而能够为细胞的生长提供稳定的环境，接近人体组织器官的构造，空隙形态取向规则有序，能解决阵列培养细胞分布无序的难题，同时可以用于一些细胞培养相关课题研究及药物筛选，帮助研究者获得更接近正常生理状态下的细胞生长数据。

权利要求

1.一种制备组织的方法，其特征在于，所述方法包括：

通过根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；

根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状，其中，所述三维多孔结构中空隙相连贯通，空隙大小为105～420微米，所述三维多孔结构包括培养基进样孔、细胞进样孔和废液排除出口；

在百万级洁净空间，通过羟基磷灰石和PLA复合材料，或者磷酸酸钙材料将所述三维多孔结构打印成微环境系统的细胞培养主体；

对所述微环境系统的细胞培养主体进行无菌处理，所述无菌处理包括蒸汽灭菌和γ射线辐照灭菌。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微环境系统的细胞培养主体的高5毫米、直径16毫米、空隙大小为300微米和结构柱直径为500微米。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体之前，还包括：将所述三维多孔结构转换为三维格式文件进行保存，并将保存后的三维格式文件转换为计算机程序。

4.一种制备组织的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一构建模块，用于通过根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；

第二构建模块，用于根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状，其中，所述三维多孔结构中空隙相连贯通，空隙大小为105～420微米，所述三维多孔结构包括培养基进样孔、细胞进样孔和废液排除出口；

打印模块，用于在百万级洁净空间，通过羟基磷灰石和PLA复合材料，或者磷酸酸钙材料将所述三维多孔结构打印成微环境系统的细胞培养主体；

无菌处理模块，用于对所述微环境系统的细胞培养主体进行无菌处理，所述无菌处理包括蒸汽灭菌和γ射线辐照灭菌。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述微环境系统的细胞培养主体的高5毫米、直径16毫米、空隙大小为300微米和结构柱直径为500微米。

6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：转换模块，用于将所述三维多孔结构转换为三维格式文件进行保存，并将保存后的三维格式文件转换为计算机程序。

说明书

一种制备组织的方法及装置

技术领域

[0001] 本发明实施例涉及生物技术领域，尤其涉及一种制备组织的方法及装置。

背景技术

[0002] 传统的2D培养不能帮助研究者获得更多更接近正常生理状态下的细胞数据，另如传统基于靶点(target-based)的药物研发流程耗费大量的时间和财力，且这种流程成功率相当低，其综合性能难以令人满意。

发明内容

[0003] 本发明实施例的目的在于提出一种制备组织的方法及装置，旨在如何为细胞的生长提供稳定的环境的问题。

[0004] 为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

[0005] 第一方面，一种制备组织的方法，所述方法包括：

[0006] 根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；

[0007] 根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；

[0008] 对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0009] 优选地，所述对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体，包括：

[0010] 在百万级洁净空间，通过羟基磷灰石和PLA复合材料，或者磷酸酸钙材料将所述三维多孔结构打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0011] 优选地，所述微环境系统的细胞培养主体的高5毫米、直径16毫米、空隙大小为300微米和结构柱直径为500微米。

[0012] 优选地，所述对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体之前，还包括：

[0013] 将所述三维多孔结构转换为三维格式文件进行保存，并将保存后的三维格式文件转换为计算机程序。

[0014] 优选地，所述对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体之后，还包括：

[0015] 对所述微环境系统的细胞培养主体进行无菌处理，所述无菌处理包括蒸汽灭菌和γ射线辐照灭菌。

[0016] 第二方面，一种制备组织的装置，所述装置包括：

[0017] 第一构建模块，用于根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；

[0018] 第二构建模块，用于根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；

[0019] 打印模块，用于对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0020] 优选地，所述打印模块，用于：

[0021] 在百万级洁净空间，通过羟基磷灰石和PLA复合材料，或者磷酸酸钙材料将所述三维多孔结构打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0022] 优选地，所述微环境系统的细胞培养主体的高5毫米、直径16毫米、空隙大小为300微米和结构柱直径为500微米。

[0023] 优选地，所述装置还包括：

[0024] 转换模块，用于将所述三维多孔结构转换为三维格式文件进行保存，并将保存后的三维格式文件转换为计算机程序。

[0025] 优选地，所述装置还包括：

[0026] 无菌处理模块，用于对所述微环境系统的细胞培养主体进行无菌处理，所述无菌处理包括蒸汽灭菌和γ射线辐照灭菌。

[0027] 本发明实施例提供一种制备组织的方法及装置，根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体，从而能够为细胞的生长提供稳定的环境，接近人体组织器官的构造，空隙形态取向规则有序，能解决阵列培养细胞分布无序的难题，同时可以用于一些细胞培养相关课题研究及药物筛选，帮助研究者获得更接近正常生理状态下的细胞生长数据。

附图说明

[0028] 图1是本发明实施例制备组织的方法的流程示意图；

[0029] 图2a是本发明实施例三维多孔结构模型的俯视图；

[0030] 图2b是本发明实施例三维多孔结构模型的正视图；

[0031] 图3a是本发明实施例三维多孔结构模型的俯视局部放大图；

[0032] 图3b是本发明实施例三维多孔结构模型的正视局部放大图；

[0033] 图4是本发明实施例与图2b是同一视角的整体结构图；

[0034] 图5是本发明实施例与图2a是同一个视角的整体结构图；

[0035] 图6是本发明实施例三维多孔结构模型的3D打印图；

[0036] 图7是本发明实施例三维多孔结构模型的3D打印图

[0037] 图8是本发明实施例提供的一种制备组织的装置的功能模块示意图。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。

[0039] 参照图1，图1是本发明实施例制备组织的方法的流程示意图。

[0040] 在第一实施例中，该制备组织的方法包括：

[0041] 步骤101，根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；

[0042] 具体的，通过UG软件或其他三维设计软件根据细胞培养形成的外形结构构建出一个结构外形。

[0043] 步骤102，根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；

[0044] 具体的，根据不同细胞大小的不同对结构内部进行设计，参考生物力学，设计出空隙形态、规则有序、空隙相连贯通的三维多孔结构模型(空隙大小为105～420微米，适合细胞培养)，设计时可根据培养细胞结构层数、形状等要求进行调配。具体的，参考图2a为三维多孔结构模型的俯视图、图2b为三维多孔结构模型的正视图、图3a为三维多孔结构模型的俯视局部放大图、图3b为三维多孔结构模型的正视局部放大图，肉眼可观察到模型空隙形态、取向规则有序，用放大镜或显微镜观察，可以观察到孔是相互交联贯通的，孔隙大小为105～420微米，适合细胞培养。01标识为培养基进样孔或细胞进样孔或废液排除出口，02标识为培养基进样孔或细胞进样孔或废液排除出口，03标识为培养基进样孔或细胞进样孔或废液排除出口。

[0045] 其中，三维结构构建模型可根据生理环境模拟仿真人体组织结构。

[0046] 步骤103，对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0047] 优选地，所述对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体，包括：

[0048] 在百万级洁净空间，通过羟基磷灰石和PLA复合材料，或者磷酸酸钙材料将所述三维多孔结构打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0049] 其中，所述微环境系统的细胞培养主体的高5毫米、直径16毫米、空隙大小为300微米和结构柱直径为500微米。

[0050] 优选地，所述对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体之前，还包括：

[0051] 将所述三维多孔结构转换为三维格式文件进行保存，并将保存后的三维格式文件转换为计算机程序。

[0052] 具体的，在软件中转换成STL、stp等三维格式文件保存、存档。再对其三维格式进行生物打印机程序编程；将其导入与生物3D打印机相连计算机中，选取羟基磷灰石+PLA复合材料、磷酸酸钙等材料，在百万级洁净空间将其打印出来。打印出来组织微环境系统的细胞培养主体结构具有良好的生物相容性、气体通透性，与人体组织器官结构类似性。具体的，参考图4，图4与图2b是同一视角的整体结构图。

[0053] 优选地，所述对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体之后，还包括：

[0054] 对所述微环境系统的细胞培养主体进行无菌处理，所述无菌处理包括蒸汽灭菌和γ射线辐照灭菌。

[0055] 比如以肿瘤细胞为例，本系统构建尺寸为高5MM，直径为16MM，空隙大小为300微米，结构柱直径为500微米，按循环肿瘤细胞为例，细胞的直径约为20微米左右，参考图5，图5是与图2a是同一个视角的整体结构图。该系统可以放在固定的培养池内部，保证细胞在培养池内部生长，而细胞培养液和药物等液体可以通过空隙自由流通。在系统设计时就相应位置空间中设计培养基进样孔、细胞进样孔和废液排除出口。制备完整的组织器官微环境模拟系统，参考图6和图7，图6和图7是三维多孔结构模型的3D打印图。

[0056] 本发明实施例提供一种制备组织的方法，根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体，从而能够为细胞的生长提供稳定的环境，接近人体组织器官的构造，空隙形态取向规则有序，能解决阵列培养细胞分布无序的难题，同时可以用于一些细胞培养相关课题研究及药物筛选，帮助研究者获得更接近正常生理状态下的细胞生长数据。

[0057] 参考图8，图8是本发明实施例提供的一种制备组织的装置的功能模块示意图。

[0058] 在图8中，所述制备组织的装置包括：

[0059] 第一构建模块801，用于根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；

[0060] 第二构建模块802，用于根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；

[0061] 优选地，所述装置还包括：

[0062] 转换模块，用于将所述三维多孔结构转换为三维格式文件进行保存，并将保存后的三维格式文件转换为计算机程序。

[0063] 打印模块803，用于对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0064] 其中，所述微环境系统的细胞培养主体的高5毫米、直径16毫米、空隙大小为300微米和结构柱直径为500微米。

[0065] 优选地，所述打印模块803，用于：

[0066] 在百万级洁净空间，通过羟基磷灰石和PLA复合材料，或者磷酸酸钙材料将所述三维多孔结构打印成微环境系统的细胞培养主体。

[0067] 优选地，所述装置还包括：

[0068] 无菌处理模块，用于对所述微环境系统的细胞培养主体进行无菌处理，所述无菌处理包括蒸汽灭菌和γ射线辐照灭菌。

[0069] 本发明实施例提供一种制备组织的装置，根据细胞组织培养出的外形结构构建一个结构外形；根据细胞的结构特征构建所述结构外形的三维多孔结构，所述结构特征包括细胞的结构层数、细胞的形状；对所述三维多孔结构通过生物打印成微环境系统的细胞培养主体，从而能够为细胞的生长提供稳定的环境，接近人体组织器官的构造，空隙形态取向规则有序，能解决阵列培养细胞分布无序的难题，同时可以用于一些细胞培养相关课题研究及药物筛选，帮助研究者获得更接近正常生理状态下的细胞生长数据。

[0070] 以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。