一种3D打印人造血管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种3D打印人造血管，在径向方向上包括六层纳米纤维层，由内至外依次为第1层~第6层，每一层纳米纤维层均设置有微孔结构，且第1层~第6层的微孔孔径逐渐增大，第1层的孔径范围为0.5微米‑10微米；第2层的孔径范围为5微米‑20微米；第3层的孔径范围为10微米‑40微米；第4层的孔径范围为20微米‑80微米；第5层的孔径范围为40微米‑160微米；第6层的孔径范围为80微米‑320微米。该人造血管术中不漏血，且血管壁仿生细胞外基质的结构，有利于细胞三维长入。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印人造血管
本专利技术涉及一种人造血管，尤其涉及一种3D打印人造血管。
技术介绍
血管系统包括心脏、血管和血液。心脏将新鲜的血液经大大小小的血管运输到身体各部位进行体内的营养成分和废物的交换，以确保各器官的正常功能。然而动脉粥样硬化、血管瘤和外力创伤等病因造成多种动脉和静脉血管缺损，需要通过外科手术采用不同直径的血管替代品进行对应病变血管部位置换、搭桥等修护治疗。血管替代品一般有自体血管、异种血管、同种异体血管和人造血管，由于自体血管常常受到患者年龄、已存在的血管疾病等因素的限制以及异种血管和同种异体血管的来源问题，临床上需要大量人造血管来对病变血管进行修护。目前已商业化的人造血管，还存在各种各样的问题：膨体聚四氟乙烯（ePTFE）人造血管，缝合处存在针眼，在术中和术后容易渗血；且管壁的孔径较小，细胞不易三维长入。涤纶（PET）人造血管，内表面较粗糙，易形成血栓；且管壁孔径较大，术中也易漏血，PET血管一般采取预凝血或生物涂层操作来避免术中漏血的问题。且上述商业化的人造血管，都是标准化的产品，血管直径和血管壁厚都是固定的，难以完全匹配每个病患的实际病变血管尺寸。目前临床上还没有出现一款能同时满足术中不漏血，血管壁仿生细胞外基质、有利于细胞三维长入，且能按病患的实际病变血管尺寸进行定制的人造血管。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种术中不漏血，且血管壁仿生细胞外基质的结构，有利于细胞三维长入的人造血管。为了实现上述目的，所采取的技术方案为：本专利技术提供了一种3D打印人造血管，在径向方向上包括六层纳米纤维层，由内至外依次为第1层~第6层，每一层纳米纤维层均设置有微孔结构，且第1层~第6层的微孔孔径逐渐增大，第1层的孔径范围为0.5微米-10微米；第2层的孔径范围为5微米-20微米；第3层的孔径范围为10微米-40微米；第4层的孔径范围为20微米-80微米；第5层的孔径范围为40微米-160微米；第6层的孔径范围为80微米-320微米。进一步的，第1层层厚度为10微米-250微米。进一步的，第2层层厚度为10微米-350微米。进一步的，第3层层厚度为10微米-450微米。进一步的，第4层层厚度为10微米-550微米。进一步的，第5层层厚度为10微米-650微米。进一步的，第6层层厚度为10微米-750微米。进一步的，所述纳米纤维层为生物活性材料/弹性体聚合物复合层。进一步的，所述生物活性材料和弹性体聚合物的质量比为：（20~50）:（50~80），即为20%-50%的生物活性材料，50%-80%的弹性体聚合物。进一步的，所述生物活性材料为胶原蛋白、透明质酸、弹性蛋白、明胶、丝素蛋白中的一种或由其中的几种组成。这几种材料均具有很好的生物相容性和亲水性能。良好的生物相容性，可以降低人造血管使用时的排异反应；良好的亲水性，有利于内皮细胞的粘附，使人造血管快速内皮化，减少血栓形成。进一步的，所述弹性体聚合物为乳酸-己内酯共聚物或聚氨酯中的一种或两种混合组成。PLCL（乳酸-己内酯共聚物）和PU（聚氨酯）材料均具有很好的弹性和强度。使用弹性体聚合物和生物活性材料共混制备得到复合纳米纤维，可以保证人造血管具有较好的弹性和强度。同一直径、同一长度和同一壁厚的人造血管，随着整体物料含量的增加，血管的力学强度提升，但是顺应性下降。整体物料含量的增加为增加打印用的纳米纤维溶液浓度，浓度增加后孔隙率就会降低，整体物料就会增加。本专利技术所产生的有益效果包括：(1)本专利技术的3D打印人造血管，术中不漏血，且血管壁仿生细胞外基质的结构，有利于细胞三维长入。并且，本专利技术的人造血管能按病患的实际病变血管尺寸进行定制。本专利技术的3D打印人造血管可在血管置换、血管搭桥手术中得到广泛应用。(2)本方法操作简单，可重复性好，经济效益高。附图说明图1本专利技术3D打印人造血管的截面示意图；图2本专利技术3D打印人造血管制备方法流程图；图3本专利技术的3D打印喷头和样品台原理示意图；图中1、第1层，2、第2层，3、第3层，4、第4层，5、第5层，6、第6层，7、第一溶液，8、第二溶液，9、第三溶液，10、第四溶液，11、第五溶液，12、第六溶液，13、样品台，14、电机。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的解释说明，但应当理解为本专利技术的保护范围并不受具体实施例的限制。如图1，3D打印人造血管包含有六层结构，由内至外依次为第1层、第2层、第3层、第4层、第5层、第6层，每一层纳米纤维层均设置有微孔结构，且第1层~第6层的微孔孔径逐渐增大，第1层的孔径范围为0.5微米-10微米；第2层的孔径范围为5微米-20微米；第3层的孔径范围为10微米-40微米；第4层的孔径范围为20微米-80微米；第5层的孔径范围为40微米-160微米；第6层的孔径范围为80微米-320微米。第1层层厚度为10微米-250微米；第2层层厚度为10微米-350微米；第3层层厚度为10微米-450微米；第4层层厚度为10微米-550微米；第5层层厚度为10微米-650微米；第6层层厚度为10微米-750微米。纳米纤维层（纳米纤维材料层）为生物活性材料/弹性体聚合物复合材料制得的生物活性材料/弹性体聚合物层。制备方法如图2，包括1)通过静电纺丝制备得到生物活性材料/弹性体聚合物复合的纳米纤维膜。2)将纳米纤维膜剪碎，置于溶剂中利用高速匀浆机将纤维分散均匀；3)制备生成不同浓度的3D打印用纳米纤维溶液，依次为第一溶液7、第二溶液8、第三溶液9、第四溶液10、第五溶液11和第六溶液12，如图3。4)使用3D打印技术，将不同浓度的纳米纤维溶液逐层低温打印制备得到人造血管半成品；5）随后经-80℃冷冻处理；6）通过冷冻干燥制备得到孔径梯度分布的人造血管。其中，3D打印人造血管的外径和长度，通过受体病变血管CT扫描文件所得。随后根据病变血管的血管类别，按临床经验确定所需人造血管的壁厚，随后通过优化重建生成3D血管模型，最后转换成3D打印设备能识别的STL文件待用。如图3，打印所用装置包括样品台和电机，第一溶液7、第二溶液8、第三溶液9、第四溶液10、第五溶液11和第六溶液12均喷射至样品台13，电机14带动样品台13旋转，实现圆周方向的三维打印，3D打印时，样品台的温度范围为：-30℃-0℃，溶液从喷头出来后，打印到样品台上，整个样品台温度比较低，溶液就会迅速凝固。不凝固的话溶液就会流动，保持不了一定的形状了。具体的制备方法见如下实施例：实施例1通过静电纺丝制备胶原蛋白/乳酸己内酯共聚物复合的纳米纤维膜，纺丝参数为：胶原蛋白和乳酸己内酯共聚物的质量比为25:75，溶剂为六氟异丙醇，纺丝液浓度为10%，纺丝给液速度为1.5mL/h。将纳米纤维膜剪碎，置于丙三醇溶剂中利用高速匀浆机将纤维分散均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印人造血管，其特征在于：在径向方向上包括六层纳米纤维层，由内至外依次为第1层~第6层，每一层纳米纤维层均设置有微孔结构，且第1层~第6层的微孔孔径逐渐增大，第1层的孔径范围为0.5微米-10微米；第2层的孔径范围为5微米-20微米；第3层的孔径范围为10微米-40微米；第4层的孔径范围为20微米-80微米；第5层的孔径范围为40微米-160微米；第6层的孔径范围为80微米-320微米。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印人造血管，其特征在于：在径向方向上包括六层纳米纤维层，由内至外依次为第1层~第6层，每一层纳米纤维层均设置有微孔结构，且第1层~第6层的微孔孔径逐渐增大，第1层的孔径范围为0.5微米-10微米；第2层的孔径范围为5微米-20微米；第3层的孔径范围为10微米-40微米；第4层的孔径范围为20微米-80微米；第5层的孔径范围为40微米-160微米；第6层的孔径范围为80微米-320微米。


2.根据权利要求1所述的3D打印人造血管，其特征在于：第1层层厚度为10微米-250微米。


3.根据权利要求1所述的3D打印人造血管，其特征在于：第2层层厚度为10微米-350微米。


4.根据权利要求1所述的3D打印人造血管，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑锋，杜广武，
申请(专利权)人：上海畅迪医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31