用于制备包含结晶纤维素的结构的方法技术

在包含结晶纤维素（１０）的结构的制造方法中，在空心模具（５）中至少部分培养形成纤维素（１０）的生物。空心模具（５）利用３Ｄ打印机（１）来制造，该３Ｄ打印机（１）由模型材料呈层状地构建空心模具（５）的至少一部分（２ａ，２ｂ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】描述 专利技术背景本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分所述的包含结晶纤维素的结构的制造方法、该结构、根据权利要求12的前序部分所述的空心模具的制造 方法以及该空心模具。本专利技术还涉及3D打印机的用途。
技术介绍
结晶纤维素结构可用于很多应用中，例如作为由从生物取出的细胞来 进行活细胞体外培养(组织工程，，)的支撑结构，目的在于将培养的细胞;HuM目同的生物和以此方式获得或者修复组织功能。组织优选是软组织例如皮肤、肌肉或者脂肪组织，其与硬组织或者骨组织不同。活组织通常包括大量特异化细胞，其通过信号分子的帮助iML此影响， 并认为细胞在低分子量物质浓度梯度内使本身进行取向并可以以某一特 殊方式行动。这也被称为位置信息，，。组织的细胞之间存在被称为胞外基 质的支撑结构，其由从细胞释放的大分子构成，并且使得细胞稳定在它们 的特定位置中。如果胞外基质破坏和细胞变得融合，则正常的、有差异的 体细胞不再能够识别自身和再次构建所失去的结构。然而，已经发现，如 果使这些细胞达到它们与相应的相邻细胞的原始空间关系，则它们的正常 功能可恢复。一种已知的解决方法企图通过在特定的支撑结构(也称为支架)内三 维地，，培养细胞来模拟胞外基质。支架通常是具有大内表面积的泡沫状多孔 结构。国际申请公开WO 2006/096791公开利用各种现行的可吸收的和不 可吸收的合成聚合物来生产所谓的纳米丝，由该纳米丝构成层状支架。相 关的德国专利申请10 2007 006 843记载了结晶纤维素的支撑结构，其包括 可定殖的空腔，例如类似于血管的支化管系统的形式。为制造这些支撑结 构，描述了一种方法，其中利用木质醋杆菌菌林的形成纤维素的细菌来定 殖空心腔。此处借助于螺旋蜡线例如夏蜡(summer wax)作为平行J^f目互堆叠和/或并排设置的间隔物，从而产生管系统。利用纤维素填充模具之后， 通过熔化将蜡线移除。结晶纤维素的结构也可以适^ft为用于哺乳动物的^物。国际申请公开WO2006/61026A1例如公开一种由细菌来源的微晶纤维素生产空心体 的方法，据说其可^小鼠颈动脉而没有不利作用，例如异体>^应或者血 栓形成。相关的德国专利申请10 2007 006 844描述由微晶纤维素制成的空 心体来模拟(仿造)静脉。对于该生产方法，提出了一种具有模芯的空心模具，浇铸蜡体、薄金属板与手动引入的凹槽组合在一起形成模芯，该模 芯被模壳包围。空心模具定殖有木质醋杆菌菌林的纤维素形成细菌。然后 通过熔化将蜡移除并且使薄金属板机械地分离。此处描述的用于空心模具的制造工艺很大程度上以人工干预为特征。 此外，精确地匹配一个体部件是极其昂贵的，这是由于对于该情况空心模 具常常不得不首先进行模拟。在蜡模芯通过熔化溶解的程度上，每个结构 是独特的物品，因此仅仅在有限的程度上能被复制。特别地，通过现有技 术的工艺，在空心结构中无法产生复杂的内部构造或者只能产生具有有限 复杂性的内部构造。美国公开说明书US 5,506,607还公开了一种3D打印机，其由固化模 型材料层来构造三维模型层。所述层通过以液体或者可流动的粘度将模型 材料的小滴从一个或多个喷嘴喷出到基材上形成，喷嘴和基材沿X、 Y和 Z方向可彼此相对移动。通过计算机控制基材和喷嘴，使得它们在X-Y平 面上产生单个层。喷嘴或者基材另外沿Z方向移动，4吏得喷嘴可沿Z方向 产生层叠的层。除了形成实际模型的模型材料之外，可喷射可移动的支撑 材料，其支撑模型的另外的未支撑部分，例如H-形模型的横梁。4^专利技术所基于的问题本专利技术的目的在于提供一种用于制造包含结晶纤维素的结构的改进方 法以及这种结构。本专利技术的目的还在于提供3D打印机用于制造包含结晶 纤维素的结构的新用途。本专利技术的目的还在于提供一种空心模具、用于制 造该空心模具的改进的方法以及3D打印机用于制造空心模具的用途。200 根据本专利技术的解决方案为实现该目的，本专利技术教导一种根据权利要求1的特征的用于制造包含结晶纤维素的结构的方法、具有权利要求10所述特征的结构、具有权利 要求11所述特征的3D打印机用于制造包含结晶纤维素的结构的用途、具 有权利要求12所述特征的用于制造空心模具的方法、具有权利要求17所 述特征的空心模具、以及具有权利要求18所述特征的3D打印机用于制造 空心模具的用途。根据本专利技术的结构可有利地用作例如M物和/或用于活细胞培养，特 别是来自哺乳动物或者人的细胞。本专利技术的一个方面在于使用3D打印机的有利性能来制造支撑结构。 因此本专利技术的一个可实现的优势是通过机械步骤来替代空心模具的手动 的制造或加工步骤或者完全地省略这些手动的制造或加工步骤。本专利技术的一个可实现的优势在于通过利用空心模具，设计适于特定 目的的结构或者模拟天然模型。本专利技术的进一步可实现的优势在于通过 利用3D打印机可重现地制造根据本专利技术的结构和空心模具。另外一个可 能的优势在于通过3D打印机，也可以利用复杂的模具实现根据本专利技术 的结构。本专利技术用于制造结构的方法的一个可实现的优势是其可利用损失模 具(lost mould)的原理，即可产生或者使用的在拆模步骤中至少部分丧 失其形状的模具。根据本专利技术的解决方案的结构和itA可分别使用或者彼此结合使用的有利的实施方案和^JL是从属权利要 求的主题。利用3D打印机能够仅仅产生空心模具的单个部件，优选一个或多个 模芯，或者空心模具的全部部件。本专利技术包括的3D打印机是也为本领域 技术人员所知的快速成型系统。通常用于牙科的3D打印机例如在美国 专利US 5，506，607中公开的3D打印机可在适当的改变之后用作3D打印 机。关于该打印机结构和功能的上述说明书的内容通过引用作为^^开的一部分。这也特别地应用于下文所提及的关于3D打印机及其操作方法的 优选实施方案中公开的各个实施方案。所述层优选通过从一个或多个喷嘴将呈液体或者具有可流动稠度的模 型材料的小滴喷射到基材或者之前的层上来形成。该基材也可以是空心模 具的一部分。然后优选在打印操作开始时将其放置到打印机中。优选地， 模具的该部分可由模型材料或者另外的材料制成。喷嘴和基材优选可沿X、 Y和Z方向彼此相对移动，特别优选利用数据处理单元来控制。关于这一 点，可优选控制基材和喷嘴4吏得它们在X-Y平面中产生层。喷嘴或者基材 可以还优选沿Z方向移动，佳」彈喷嘴可产生后续层。在本专利技术的一个优选实施方案中，由优选的可移动的支撑物材料来进 一步层状地形成至少一个支撑物，以支撑模具(部件)的未支撑的区域， 例如H-形模具的横梁。在通过3D打印机完成模具(部件)之后，例如通 it^溶剂中溶解或者通过熔化优选将支撑材料移除，使得保留的(部件) 模具可用于纤维素的培养。优选地，在本专利技术的方法中，通过将连续喷射的模型材料滴布置成行， 在每个层中初始地构成(部件)模具的一个或多个外轮廓和任选一个或多 个内轮廓。当材料滴与相邻的滴相遇时，其优选仍然是至少部分熔融的， 使得滴可彼此融合。由一个或多个轮廓包围的内空间可填充模型材料或者 另外的材料。也能设想，在这种内空间中构建栅格状支撑结构。在一个优 选的方法中，在相同的层中，喷射的滴与之前已经喷射的相邻滴至少部分 交叠。构建布置成行的滴的双层的壁也可以是有利的。这些措施可有助于 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造包含结晶纤维素（１０）的结构的方法，其中在空心模具（５）中至少部分地培养形成纤维素（１０）的生物，其特征在于：利用３Ｄ打印机（１）来进行所述空心模具（５）的制造，所述３Ｄ打印机（１）利用模型材料层状地构建所述空心模具（５）的至少一部分（２ａ，２ｂ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-4-10 102007016852.91.一种用于制造包含结晶纤维素(10)的结构的方法，其中在空心模具(5)中至少部分地培养形成纤维素(10)的生物，其特征在于利用3D打印机(1)来进行所述空心模具(5)的制造，所述3D打印机(1)利用模型材料层状地构建所述空心模具(5)的至少一部分(2a，2b)。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述空心模具(5 )至少不可 逆地部分地变形。3. 根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述空心模具(5)包 括至少一个模芯(2a， 2b)。4. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述空心模具(5 )包括 至少一个模壳。5. 根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述空心模具(5)包 括至少一个模壳以及模芯(2a， 2b)。6. 根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述模型材料是至少 部分疏水的。7. 根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述模型材料包括热 塑性的蜡材料或者聚合物材料。8. 根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于在层状地构建所述空 心模具(5)的部件(2a， 2b)期间，所述3D打印机(1)利用支撑材料 进一步层状地构建至少一个支撑物。9. 根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于利用所述3D打印机 (1)将营养液引入所述空心模具(5)中，用于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：京特贝特霍尔特，
申请(专利权)人：碧奥瑞真有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]