一种细胞球精准定位生物打印装置及方法与流程

文档序号:12743757阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种细胞球精准定位生物打印装置,其特征在于,包括显微成像系统、中央控制处理系统和显示系统、吸取打印平台、三维控制系统、加注系统、喷头更换平台,三维控制系统由控制方位角的旋转控制装置、控制高度的高度调整装置和控制径向距离的径向距离调整装置组成,加注系统固定于三维控制系统的径向距离调整装置上,所述中央控制处理系统连接了吸取打印平台、加注系统、三维控制系统、显微成像系统和显示系统,所述显微成像系统在工作时对准加注系统在吸取打印平台上面的投影位置,所述吸取打印平台包括二维位移平台、琼脂糖固定装置和培养皿固定装置,所述培养皿固定装置用于固定培养皿,所述琼脂糖固定装置用于固定琼脂糖,所述琼脂糖中培养有细胞球,此细胞球即为打印过程中所使用的生物墨水。

2.喷头更换平台上置有不同规格的喷头,根据实际打印过程需要选取以及更换合适喷头。

3.根据权利要求1所述的一种细胞球精准定位生物打印装置,其特征在于,所述加注系统包括喷头、加注器、加注器控制器、以及加注器固定装置,所述喷头与加注器连接,所述加注器与加注器控制器连接,所述加注器固定装置位于三维控制系统的径向距离调整装置上。

4.根据权利要求1所述的一种细胞球精准定位生物打印装置,其特征在于,所述加注器包括气压控制结构,所述气压控制结构包括空气压缩机和气压调节阀,由加注器控制器控制。

5.根据权利要求1所述的一种细胞球精准定位生物打印装置,其特征在于,所述喷头和备用喷头采用透光性良好的透明材料制造,以便使得显微镜能够透过喷头直接对细胞球成像,保证实时监测细胞球状态。

6.根据权利要求1所述的一种细胞球精准定位生物打印装置,其特征在于,所述显微成像系统包括阵列LED照明装置、显微镜和图像采集卡。

7.根据权利要求1所述的一种细胞球精准定位生物打印装置,其特征在于,所述三维控制系统包括旋转控制装置、高度调整装置和径向距离调整装置,所述三维控制系统采用圆柱坐标系,所述旋转控制装置用于调整喷头的相对方位角,所述的高度调整装置用于调整喷头的高度,所述径向距离控制装置用于调整喷头的径向距离。

8.一种细胞球精准定位生物打印方法,其特征在于,采用权利要求2至6任意一项所述的生物打印装置,包括以下步骤:

培育细胞球;

制备培养基;

固定琼脂糖及培养皿;

输入打印图形信息和作为生物墨水的打印源细胞信息;

根据打印源细胞信息,中央处理控制系统通过三维控制系统控制加注器在喷头更换平台上选择合适规格的喷头,再通过三维控制系统控制喷头到达工作位置;

初始化装置:粗调显微成像系统的位置以及角度,使得显微镜的工作位置为喷头在吸取打印平台上的投影位置;

粗调二维位移平台,使得在显微成像系统中可以观测到喷头对准第一个细胞球;

精调显微成像系统的位置以及角度及吸取打印平台的位置,使得在显微成像系统中可以同时清晰的观测到细胞球以及喷头,并且它们在同一个水平视场位置上;

打印开始,打印过程分为依次进行的细胞球吸取过程、状态切换过程和细胞球挤出过程:

细胞球吸取过程:高度调整装置在等待高度时,中央控制处理系统通过加注器控制器使得加注器挤出喷头内部空气,使喷头内形成负压;中央控制处理系统控制高度调整装置向下运动,连带加注器还有喷头移至吸取高度,此时中央控制处理系统通过加注器控制器控制加注器释放喷头内压力,使得喷头将对准的细胞球连同培养液一同吸取;中央控制处理系统控制高度调整装置向上运动,使得加注器和喷头移至等待高度;

状态切换过程:细胞球吸取完成之后,中央控制处理系统控制吸取打印平台上的二维位移平台移至挤出坐标位置,该过程中加注器和喷头始终在等待位置等待;

细胞球挤出过程:当二维位移平台运动至挤出坐标位置后,中央控制处理系统通过加注器控制器控制加注器将喷头内的细胞球以及培养液一同挤出至打印坐标。

9.根据权利要求7所述的一种细胞球精准定位生物打印方法,其特征在于,采用以下方法培育作为生物墨水的细胞球:向高压灭菌过的多孔橡胶模具中加入热的1%-3% G-10琼脂糖溶液,待其冷却后折叠橡胶模具取出琼脂糖并存放在培养皿中,将密度为1×106~10×106的指定细胞加入到琼脂糖中,并在培养皿周围加入适量的培养基,置于37℃和5% CO2的培养箱中培养3-4天即可获得装有指定细胞球的琼脂糖。

10.根据权利要求7所述的一种细胞球精准定位生物打印方法,其特征在于,打印过程中的参数控制如下:

两个细胞球的间距:0.3 mm—1.5mm;

包裹细胞球的液滴的体积:3 uL—8uL;

细胞球贴壁的时间:12小时—18小时;

细胞球展开至融合成片的时间:5天—8天。

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