一种含通道的仿生结构及其电磁力训练装置和方法
阅读：535发布：2021-03-06
专利汇可以提供一种含通道的仿生结构及其电磁力训练装置和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种含通道的仿生结构及其电磁 力 训练装置和方法，属于 生物 组织 工程机生物医疗器械领域。本 发明 使用电 磁场 力训练装置在体外训练含通道的、多功能和多系统的三维仿生结构。该通道在结构主体上呈两端通孔、两端 盲孔 或一端盲孔一端通孔状态，通道之间相交、平行、共线或异面。本发明将仿生结构在 电场 、磁场或复合 电磁场 中训练或脉动培养，使细胞在微 流体 通道中逐层定向排布。该结构至少含一种细胞；通道外壁、内壁或通道孔内至少分布有一种细胞。所述仿生结构主体为细胞和天然高分子 水 凝胶的混合物。所述多通可具备循环、神经和免疫功能。该结构是人体组织或器官的替代物，为高通量药物筛选提供了载体，为器官移植提供了可能。，下面是一种含通道的仿生结构及其电磁力训练装置和方法专利的具体信息内容。
1.一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述仿生结构包括结构主体(101)和至少一个通道，所述通道分布在结构主体(101)内；所述结构主体为天然高分子水凝胶和细胞组
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成的混合物，所述细胞浓度为10-10 个/mL，该细胞为胚胎干细胞、成体干细胞、成体细胞、癌细胞和诱导多能干细胞中的至少一种；所述通道为单通道或分支通道(105)，通道为两端通孔(103)、两端盲孔(106)和一端盲孔一端通孔结构(104)中的一种或几种组合；通道之间的位置关系为相交、平行、共线或异面；所述通道外壁、通道内壁或通道孔内分布有细胞，细胞为神经系统种子细胞、血管系统种子细胞和免疫系统种子细胞中的至少两种。
2.如权利要求1所述的一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述通道的截面为圆形、
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椭圆形、多边形或不规则几何图形，且通道截面面积为100μm-1cm。
3.如权利要求1所述的一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述神经系统种子细胞为神经元和神经胶质细胞中的至少一种；所述血管种子细胞为内皮细胞、平滑肌细胞和脂肪干细胞中的至少一种；所述免疫系统种子细胞为淋巴细胞和固有免疫细胞中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述天然高分子水凝胶为海藻酸钠、胶原、基质胶、右旋糖、壳聚糖、明胶和纤维蛋白原中的至少一种，该水凝胶的质量体积浓度为0.1～20％。
5.如权利要求1所述的一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述天然高分子水凝胶中复合有细胞冻存剂、细胞生长因子、药物、抗凝血剂和磁性纳米颗粒中的至少一种；所述细胞冻存剂为二甲基亚砜、甘油和右旋糖中的至少一种；所述细胞生长因子为血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子、人血小板衍化生长因子和转化生长因子中的至少一种；所述的药物为抗肿瘤药物和病毒疫苗中的至少一种；所述的抗凝血剂为肝素和紫杉醇中的至少一种；所述磁性纳米颗粒为铁氧体颗粒、金属型颗粒和氮化铁颗粒中的至少一种。
6.一种含通道的仿生结构的电磁力训练装置，其特征在于：所述装置包括电场发生系统(601)、磁场发生系统、样品台(603)和固定平台(605)；所述磁场发生系统和样品台(603)安装于固定平台(605)上；所述电场发生系(601)统含正极和负极；所述样品台(603)设有导轨，所述正极和负极分别通过滑块安装在导轨上；所述样品台(603)位于磁场发生系统内；所述磁场发生系统分包括支架(602)和可旋转圆环(608)，所述可旋转圆环(608)安装在支架(602)的中空结构内，在可旋转圆环(608)上径向对称排布有可拆卸的S极(606)和N极(607)。
7.如权利要求6所述的一种含通道的仿生结构的电磁力训练装置，其特征在于：所述装置还包括脉动培养系统(701)；所述脉动培养系统安装于固定平台(605)上；所述脉动培养系统(701)包括脉动系统电机(702)、脉动系统导轨-滑块机构(703)、培养液供给注射器(704)、单向阀(705)、导流管(706)和培养液瓶(708)；所述脉动系统电机(702)通过曲柄与脉动系统导轨-滑块机构(703)连接；所述脉动系统导轨-滑块机构(703)与培养液供给注射器(704)连接。
8.如权利要求6或7所述的一种含通道的仿生结构的电磁力训练装置，其特征在于：
所述正极和负极为金属平板、金属导线或金属探针中的一种。
9.如权利要求6或7所述的一种含通道的仿生结构的电磁力训练装置，其特征在于：
所述S极和N极为永磁体或电磁铁中的一种。
10.一种采用如权利要求6所述装置对含通道的仿生结构进行训练的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；
b)启动电磁训练装置的电场发生系统，移除磁场发生系统的N级和S级；使含通道的仿生结构位于电场中；电流为大于0，小于等于50mA；电压为大于0，小于等于50V；电流方向采用交流、直流或两者交替使用；
c)完成电场对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
11.一种采用如权利要求6所述装置对含通道的仿生结构进行训练的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；
b)关闭电磁训练装置的电场发生系统，启动磁场发生系统，使S极和N极随可旋转圆环旋转，控制磁感应强度为大于0，小于等于5T；
c)完成磁场对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
12.一种采用如权利要求6所述装置对含通道的仿生结构进行训练的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；
b)同时启动电磁训练装置的电场发生系统和磁场发生系统，使含通道的仿生结构位于电场和磁场中；控制电流为大于0，小于等于50mA；电压为大于0，小于等于50V；电流方向采用交流、直流或两者交替使用；控制磁感应强度为大于0，小于等于5T；
c)完成电场和磁场同时对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
13.根据权利要求10、11或12所述的一种对含通道的仿生结构进行训练的方法，其特征在于：启动脉动培养系统(701)，所述脉动培养系统(701)包括脉动系统电机(702)、脉动系统导轨-滑块机构(703)、培养液供给注射器(704)、单向阀(705)、导流管(706)和培养液瓶(708)；所述脉动系统电机(702)通过曲柄与脉动系统导轨-滑块机构(703)连接；所述导轨-滑块机构与培养液供给注射器(704)连接；通过导流管(706)将所述仿生结构与脉动培养系统连接；使培养液在导流管(706)和含通道的仿生结构之间进行单向流动；液体流速为大于0，小于30cm/s，进行脉动-电场、脉动-磁场或脉动-电磁复合场的作用；完成对所述仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
一种含通道的仿生结构及其电磁力训练装置和方法
技术领域
背景技术
[0002] 目前，器官移植技术始终面临着免疫排斥，供体短缺，器官分配，伦理道德等一系列问题。据统计，我国每年需要进行器官移植的患者超过150万，但供求比不足1:100[Langer R.Tissue Engineering,2007,13(1):1～2]。组织工程学(Tissue Engineering)和器官制造(Organ Manufacturing)利用工程和医学相结合的概念，从组织和器官层面为这一难题有了崭新的解决途径。
[0003] 人工组织或器官的仿生结构可用于植入体内修复组织缺损，替代器官功能；也可或作为一种体外装置，暂时替代器官功能[曹谊林等,临床外科杂志,2007,15(1):40-41]。目前，利用组织工程学方法构建的组织器官已经在临床上实现了应用，但是这些应用多局限在软骨、上皮等组织，这些组织结构简单，成分单一，尺寸受限。而在复杂器官的组织工程学制造中，人们面临的主要难题是，在构建功能组织和支架结构的同时，构建相应的多功能器官替代物，这些功能主要包括循环系统、神经系统和免疫系统。
[0004] 人体内的重要脏器如心脏、肾脏和肝脏等，都有着复杂的血管、神经、免疫和内分泌系统。细胞存活的适宜环境是在血管周围150～200μm的范围内，否则很快会因物质交流不畅导致死亡；而建立神经系统的联系是移植器官与人体交流的重要途径，这对复杂器官行使功能，参与人体调节系统都有着重大意义。综上，如何构多系统复合的含通道的仿生结构是复杂器官制造中不可避免的问题。
[0005] 另外，目前的含通道的组织/器官仿生结构虽有管道结构来模拟体内的复杂导管，但是这些管道很难在微观层面形成可控的单层或多层细胞层状结构，这要归咎于目前成形技术在微观尺度上的局限性。因此，我们希望采用外加场的作用，在微观尺度上控制微流体管道中单层细胞的附着和定向排列。本发明采用外加电场、磁场或复合电磁场的作用，对带电粒子(主要是溶液粒子、普通细胞、磁性细胞和带电细胞)进行排列控制，使得细胞能够按照预设层数排布在管道壁上，得到更类似体内导管的细胞排列样式，达到对细胞的精细操作。
[0006] 清华大学器官制造中心(Center of Organ Manufacturing)采用3D打印技术和旋转组合模具法成功制备出具有一定功能的组织或器官前体。利用现有的单/双喷头快速成形技术(也称3D打印技术)，该中心已成功制备出简单的血管网、肝组织和骨修复材料等[Wang X,et al.Trends in Biotechnology,2007,25:505；Wang X.Artificial organs,2012,36:591]。利用旋转组合模具法[专利201210324600.4]，该中心已设计出具有通道的血管化器官前体。但是，这些技术目前能制备的结构局限在简单的组织，仅含类血管的单一通道，并未应用于多系统(血管、神经和免疫)复合的组织/器官。另外，现有办法仅能制备出一般管状结构，尚不能在管状结构孔内或管壁上灌注或定位细胞。因此我们提出利用多喷头3D打印法和多内芯旋转组合模具法为基础，采用外加场的作用，在微观尺度上控制微流体管道中单层细胞的附着和定向排列，来制备更为贴近人体组织或器官的仿生结构，该仿生结构复合了循环系统、神经系统、免疫系统和内分泌系统等功能，将复杂器官制造技术进一步推进。
[0007] 通过以上分析，现有技术条件下的组织器官替代物形貌和功能单一，往往仅具有一种欠成熟的循环体统(血管网络)，在复杂器官制造和功能发挥方面尚不完善。将3D打印法或旋转组合模具法与器官制造技术结合是医学和工程学的研究热点。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种含通道的仿生结构，该结构具备含血管、神经和免洗系统的细胞管道，使其具有真实器官的结构和功能。本发明的另一目的是提供一种电磁力训练装置及其训练通道仿生结构的方法，使细胞在电场、磁场或复合电磁场中完成逐层定位，更贴近生物体内部管道的细胞排列。
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] 一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述仿生结构包括结构主体和至少一个通道，所述通道分布在结构主体内；所述结构主体为天然高分子水凝胶和细胞组成的混合物，8
所述细胞浓度为10-10 个/mL，该细胞为胚胎干细胞、成体干细胞、成体细胞、癌细胞和诱导多能干细胞中的至少一种；所述通道为单通道或分支通道，通道为两端通孔、两端盲孔和一端盲孔一端通孔结构中的一种或几种组合；通道之间的位置关系为相交、平行、共线或异面；所述通道外壁、通道内壁或通道孔内分布有细胞，细胞为神经系统种子细胞、血管系统种子细胞和免疫系统种子细胞中的至少两种。
所述细胞浓度为10-10 个/mL，该细胞为胚胎干细胞、成体干细胞、成体细胞、癌细胞和诱导多能干细胞中的至少一种；所述通道为单通道或分支通道，通道为两端通孔、两端盲孔和一端盲孔一端通孔结构中的一种或几种组合；通道之间的位置关系为相交、平行、共线或异面；所述通道外壁、通道内壁或通道孔内分布有细胞，细胞为神经系统种子细胞、血管系统种子细胞和免疫系统种子细胞中的至少两种。
[0011] 上述技术方案中，所述所述通道的截面为圆形、椭圆形、多边形或不规则几何图2 2
形，且通道截面面积为100μm-1cm。所述的一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述神经系统种子细胞为神经元和神经胶质细胞中的至少一种；所述血管种子细胞为内皮细胞、平滑肌细胞和脂肪干细胞中的至少一种；所述免疫系统种子细胞为淋巴细胞和固有免疫细胞中的至少一种。
形，且通道截面面积为100μm-1cm。所述的一种含通道的仿生结构，其特征在于：所述神经系统种子细胞为神经元和神经胶质细胞中的至少一种；所述血管种子细胞为内皮细胞、平滑肌细胞和脂肪干细胞中的至少一种；所述免疫系统种子细胞为淋巴细胞和固有免疫细胞中的至少一种。
[0012] 本发明所述天然高分子水凝胶为海藻酸钠、胶原、基质胶、右旋糖、壳聚糖、明胶和纤维蛋白原中的至少一种，该水凝胶的质量体积浓度为0.1～20％。所述天然高分子水凝胶中复合有细胞冻存剂、细胞生长因子、药物、抗凝血剂和磁性纳米颗粒中的至少一种；所述细胞冻存剂为二甲基亚砜、甘油和右旋糖中的至少一种；所述细胞生长因子为血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子、人血小板衍化生长因子和转化生长因子中的至少一种；所述的药物为抗肿瘤药物和病毒疫苗中的至少一种；所述的抗凝血剂为肝素和紫杉醇中的至少一种；所述磁性纳米颗粒为铁氧体颗粒、金属型颗粒和氮化铁颗粒中的至少一种。
[0013] 本发明提供的一种含通道的仿生结构的电磁力训练装置，其特征在于：所述装置包括电场发生系统、磁场发生系统、样品台和固定平台；所述磁场发生系统和样品台安装于固定平台上；所述电场发生系统含正极和负极；所述样品台设有导轨，所述正极和负极分别通过滑块安装在导轨上；所述样品台位于磁场发生系统内；所述磁场发生系统分包括支架和可旋转圆环，所述可旋转圆环安装在支架的中空结构内，在可旋转圆环上径向对称排布有可拆卸的S极和N极。
[0014] 本发明所述的装置中还可包括脉动培养系统；所述脉动培养系统安装于固定平台上；所述脉动培养系统包括脉动系统电机、脉动系统导轨-滑块机构、培养液供给注射器、单向阀、导流管和培养液瓶；所述脉动系统电机通过曲柄与脉动系统导轨-滑块机构连接；所述脉动系统导轨-滑块机构与培养液供给注射器连接。
[0016] 本发明还提供了一种利用上述装置的电场来训练仿生结构的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0017] a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；
[0018] b)启动电磁训练装置的电场发生系统，移除磁场发生系统的N级和S级；使含通道的仿生结构位于电场中；电流为大于0，小于等于50mA；电压为大于0，小于等于50V；电流方向采用交流、直流或两者交替使用；
[0019] c)完成电场对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0020] 本发明还提供了一种利用上述装置的磁场来训练仿生结构的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0021] a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；
[0022] b)关闭电磁训练装置的电场发生系统，启动磁场发生系统，使S极和N极随可旋转圆环旋转，控制磁感应强度为大于0，小于等于5T；
[0023] c)完成磁场对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0024] 本发明还提供了一种利用上述装置的电磁复合场来训练仿生结构的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
[0025] a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；
[0026] b)同时启动电磁训练装置的电场发生系统和磁场发生系统，使含通道的仿生结构位于电场和磁场中；控制电流为大于0，小于等于50mA；电压为大于0，小于等于50V；电流方向采用交流、直流或两者交替使用；控制磁感应强度为大于0，小于等于5T；
[0027] c)完成电场和磁场同时对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0028] 在上述电场、磁场和电磁复合场训练仿生结构的方法的基础上，本发明提供了将脉动培养系统同时应用其中的训练方法，其特征在于：启动脉动培养系统，所述脉动培养系统包括脉动系统电机、脉动系统导轨-滑块机构、培养液供给注射器、单向阀、导流管和培养液瓶；所述脉动系统电机通过曲柄与脉动系统导轨-滑块机构连接；所述导轨-滑块机构与培养液供给注射器连接；通过导流管将所述仿生结构与脉动培养系统连接；使培养液在导流管和含通道的仿生结构之间进行单向流动；液体流速为大于0，小于30cm/s，进行脉动-电场、脉动-磁场或脉动-电磁复合场的作用；完成对所述仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0029] 本发明与现有技术相比，有以下优点及突出性的技术效果：
[0030] ①本发明以现有的三维成形技术如3D打印法和旋转组合模具法为基础，将细胞和高分子凝胶混合物进一步复合，制备通道、多系统、多功能复杂组织器仿生结构。该含通道的仿生结构囊括了血管系统、神经系统和免疫系统，在结构上和功能上极大程度地模拟了体内真实的多系统的器官状态。
[0031] ②本发明的一种电磁力训练装置，结合了电场、磁场和脉动培养等作用，对仿生结构进行体外训练和力学培养，能使细胞在复合场的作用下逐层定位、排布于管道结构周边，贴近真实器官导管的细胞形貌，所成形的结构在形态结构上、免疫生理方面都有良好的性能。
[0033] 图1为含通道的仿生组织结构示意图。
[0034] 图2a～2i为几种通道细胞的状态示意图；其中，图2a为一种细胞位于通道外壁的示意图，图2b为一种细胞位于通道内壁的示意图，图2c为一种细胞位于通道孔内的示意图，图2d为两种细胞位于通道外壁的示意图，图2e为两种细胞位于通道内壁的示意图，图2f为两种细胞位于通道孔内的示意图，图2g为一种细胞位于通道外壁另一种细胞位于通道孔内的示意图，图2h为一种细胞位于通道内壁另一种细胞位于通道孔内的示意图，图2i为一种细胞位于通道外壁另一种细胞位于通道内壁的示意图。
[0035] 图3为采用多喷头3D打印法成形含通道的仿生结构示意图。
[0036] 图4a和图4b分别为多内芯旋转组合模具法成形通道仿生结构的示意图和爆炸图。
[0037] 图5a、5b和5c分别为纺锤状双通道仿生结构示意图、块状交叉通道仿生结构示意图和块状平行通道仿生结构示意图。
[0038] 图6为电磁训练装置示意图。
[0039] 图7a为磁场发生系统爆炸示意图，图7b为脉动培养系统示意图。
[0041] 图9a为含通道的仿生结构位于磁场S、N极之间，图9b为磁性粒子在磁场(B)中的运动示意图(虚线表示磁场转动方向)。
[0042] 图10a为含通道的仿生结构位于电场正、负极和磁场S、N极之间，图10b为带电粒子在复合电磁场中的运动示意图(虚线表示磁场转动方向)。
[0043] 图中：101-结构主体；102-位于主体的细胞；103-两端通孔的通道；104-一端盲孔一端通孔的通道；105-两端盲孔的通道；106-含分支通道；107-位于通道孔内的细胞；108-位于通道外壁的细胞；109-位于通道内壁的细胞；301-3D打印喷头组件；302-3D打印的结构主体；303-3D打印的圆形截面的通道；304-3D打印的不规则截面的通道；401-组合模具底座；402-组合模具分支内芯；403-组合模具上模具；404-组合模具底座插孔；
501-含多通道的仿生结构主体；502-含多通道的仿生结构的通道；601-电场发生系统(正极和负极)；602-支架；603-样品台；604-电机驱动；605-固定平台；606-N极；607-S极；
608-可旋转圆环；701-脉动培养系统；702-脉动系统电机；703-脉动系统导轨-滑块机构；
704-培养液供给注射器；705-单向阀；706-导流管；707-纺锤状通道仿生结构；708-培养液瓶。
501-含多通道的仿生结构主体；502-含多通道的仿生结构的通道；601-电场发生系统(正极和负极)；602-支架；603-样品台；604-电机驱动；605-固定平台；606-N极；607-S极；
608-可旋转圆环；701-脉动培养系统；702-脉动系统电机；703-脉动系统导轨-滑块机构；
704-培养液供给注射器；705-单向阀；706-导流管；707-纺锤状通道仿生结构；708-培养液瓶。
具体实施方式
[0044] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0045] 如图1所示，一种含通道的仿生结构，包括结构主体101和至少一个通道，所述通道分布在结构主体101内；所述结构主体为天然高分子水凝胶和细胞组成的混合物，所述8
细胞浓度为10-10 个/mL，该细胞为胚胎干细胞、成体干细胞、成体细胞、癌细胞和诱导多能干细胞中的至少一种；所述通道为单通道或分支通道105，通道为两端通孔103、两端盲孔106和一端盲孔一端通孔结构104中的一种或几种组合；通道之间的位置关系为相交、平行、共线或异面；所述通道外壁、通道内壁或通道孔内分布有细胞，细胞为神经系统种子细胞、血管系统种子细胞和免疫系统种子细胞中的至少两种。所述通道的截面为圆形、椭圆
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形、多边形或不规则几何图形，且通道截面面积为100μm-1cm。所述神经系统种子细胞为神经元和神经胶质细胞中的至少一种；所述血管种子细胞为内皮细胞、平滑肌细胞和脂肪干细胞中的至少一种；所述免疫系统种子细胞为淋巴细胞和固有免疫细胞中的至少一种。
细胞浓度为10-10 个/mL，该细胞为胚胎干细胞、成体干细胞、成体细胞、癌细胞和诱导多能干细胞中的至少一种；所述通道为单通道或分支通道105，通道为两端通孔103、两端盲孔106和一端盲孔一端通孔结构104中的一种或几种组合；通道之间的位置关系为相交、平行、共线或异面；所述通道外壁、通道内壁或通道孔内分布有细胞，细胞为神经系统种子细胞、血管系统种子细胞和免疫系统种子细胞中的至少两种。所述通道的截面为圆形、椭圆
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形、多边形或不规则几何图形，且通道截面面积为100μm-1cm。所述神经系统种子细胞为神经元和神经胶质细胞中的至少一种；所述血管种子细胞为内皮细胞、平滑肌细胞和脂肪干细胞中的至少一种；所述免疫系统种子细胞为淋巴细胞和固有免疫细胞中的至少一种。
[0046] 图2a～2i为几种通道细胞的状态示意图；其中，图2a为一种细胞位于通道外壁的示意图，图2b为一种细胞位于通道内壁的示意图，图2c为一种细胞位于通道孔内的示意图，图2d为两种细胞位于通道外壁的示意图，图2e为两种细胞位于通道内壁的示意图，图2f为两种细胞位于通道孔内的示意图，图2g为一种细胞位于通道外壁另一种细胞位于通道孔内的示意图，图2h为一种细胞位于通道内壁另一种细胞位于通道孔内的示意图，图2i为一种细胞位于通道外壁另一种细胞位于通道内壁的示意图。如图3、图4a和图4b所示，为仿生结构的制备方法。图3为采用多喷头3D打印法成形含通道的仿生结构示意图。图
4a和图4b分别为多内芯旋转组合模具法成形通道仿生结构的示意图和爆炸图。
4a和图4b分别为多内芯旋转组合模具法成形通道仿生结构的示意图和爆炸图。
[0047] 图5a～5c为几种含多通道的仿生结构示意图。图5a、5b和5c分别为纺锤状双通道仿生结构示意图、块状交叉通道仿生结构示意图和块状平行通道仿生结构示意图。所述天然高分子水凝胶为海藻酸钠、胶原、基质胶、右旋糖、壳聚糖、明胶和纤维蛋白原中的至少一种，该水凝胶的质量体积浓度为0.1～20％。所述天然高分子水凝胶中复合有细胞冻存剂、细胞生长因子、药物、抗凝血剂和磁性纳米颗粒中的至少一种；所述细胞冻存剂为二甲基亚砜、甘油和右旋糖中的至少一种；所述细胞生长因子为血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子、人血小板衍化生长因子和转化生长因子中的至少一种；所述的药物为抗肿瘤药物和病毒疫苗中的至少一种；所述的抗凝血剂为肝素和紫杉醇中的至少一种；所述磁性纳米颗粒为铁氧体颗粒、金属型颗粒和氮化铁颗粒中的至少一种。
[0048] 如图6所示，一种电磁训练装置，包括电场发生系统601、磁场发生系统、样品台603和固定平台605；所述磁场发生系统和样品台603安装于固定平台605上；所述电场发生系601统含正极和负极；所述样品台603设有导轨，所述正极和负极分别通过滑块安装在导轨上；所述样品台603位于磁场发生系统内；所述磁场发生系统分包括支架602和可旋转圆环608，所述可旋转圆环608安装在支架602的中空结构内，在可旋转圆环608上径向对称排布有可拆卸的S极606和N极607，详见图7a。所述装置还可包括脉动培养系统
701；所述脉动培养系统安装于固定平台605上；所述脉动培养系统701包括脉动系统电机
702、脉动系统导轨-滑块机构703、培养液供给注射器704、单向阀705、导流管706和培养液瓶708；所述脉动系统电机702通过曲柄与脉动系统导轨-滑块机构703连接；所述脉动系统导轨-滑块机构703与培养液供给注射器704连接，详见图7b。所述正极和负极为金属平板、金属导线或金属探针中的一种。所述S极和N极为永磁体或电磁铁中的一种。
701；所述脉动培养系统安装于固定平台605上；所述脉动培养系统701包括脉动系统电机
702、脉动系统导轨-滑块机构703、培养液供给注射器704、单向阀705、导流管706和培养液瓶708；所述脉动系统电机702通过曲柄与脉动系统导轨-滑块机构703连接；所述脉动系统导轨-滑块机构703与培养液供给注射器704连接，详见图7b。所述正极和负极为金属平板、金属导线或金属探针中的一种。所述S极和N极为永磁体或电磁铁中的一种。
[0049] 如图8a所示，含通道的仿生结构位于金属平板电极之间，图8b为含通道的仿生结构位于金属导线或金属探针之间，图8c为带电粒子在电场(E)中的运动示意图。本发明将对含通道的仿生结构置于所述装置电场中进行训练的方法包括如下步骤：a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；b)启动电磁训练装置的电场发生系统，移除磁场发生系统的N级和S级；使含通道的仿生结构位于电场中；电流为大于0，小于等于50mA；电压为大于0，小于等于50V；电流方向采用交流、直流或两者交替使用；c)完成电场对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0050] 如图9a所示，含通道的仿生结构位于磁场S、N极之间，图9b为磁性粒子在磁场(B)中的运动示意图(虚线表示磁场转动方向)。本发明将对含通道的仿生结构置于所述装置磁场中进行训练的方法包括如下步骤：a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；b)关闭电磁训练装置的电场发生系统，启动磁场发生系统，使S极和N极随可旋转圆环旋转，控制磁感应强度为大于0，小于等于5T；c)完成磁场对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0051] 图10a为含通道的仿生结构位于电场正、负极和磁场S、N极之间，图10b为带电粒子在复合电磁场中的运动示意图(虚线表示磁场转动方向)。本发明将对含通道的仿生结构置于所述装置电磁复合场中进行训练的方法包括如下步骤：a)将制备好的含通道的仿生结构浸入含悬浮细胞的细胞培养液中，并置于电磁力训练装置的样品台上；b)同时启动电磁训练装置的电场发生系统和磁场发生系统，使含通道的仿生结构位于电场和磁场中；控制电流为大于0，小于等于50mA；电压为大于0，小于等于50V；电流方向采用交流、直流或两者交替使用；控制磁感应强度为大于0，小于等于5T；c)完成电场和磁场同时对含通道的仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0052] 在上述电场、磁场和电磁复合场训练仿生结构的方法的基础上，本发明还将脉动培养系统同时应用其中的训练方法，其步骤包括上述步骤，此外还包括脉动培养系统的引入和使用：启动脉动培养系统701，所述脉动培养系统701包括脉动系统电机702、脉动系统导轨-滑块机构703、培养液供给注射器704、单向阀705、导流管706和培养液瓶708；所述脉动系统电机702通过曲柄与脉动系统导轨-滑块机构703连接；所述导轨-滑块机构703与培养液供给注射器704连接；通过导流管706将所述仿生结构与脉动培养系统连接；使培养液在导流管706和含通道的仿生结构之间进行单向流动；液体流速为大于0，小于30cm/s，进行脉动-电场、脉动-磁场或脉动-电磁复合场的作用；完成对所述仿生结构的训练后，将该仿生结构低温保存，或继续进行体外培养或直接用于器官移植。
[0053] 下面举出几个具体的实施例，以进一步理解本发明。
[0054] 实施例1：利用多喷头3D打印法制备一种含血管和神经系统双通道的仿心脏结构，并将该仿心脏结构在电场中进行训练。
[0055] a)利用计算机设计所述含多通道的仿生心脏结构的三维模型；
[0056] b)将心肌细胞作为主体细胞，与配置好的海藻酸钠溶液混合，海藻酸钠水凝胶溶液质量体积浓度为0.5％；之后将该混合物装载到多喷头3D打印设备的一个喷头组件中；
[0057] c)将血管内皮细胞和神经元作为通道细胞；将血管内皮细胞与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第二个喷头组件中；将神经元与细胞培养液(DMEM)混合，装入3D打印设备的第三个喷头组件中；
[0058] d)由计算机控制多喷头3D打印设备的不同喷头组件，控制主体结构的心肌细胞/海藻酸钠的成形；同步或异步控制血管内皮细胞/海藻酸钠的通道成形，得到血管系统通道；同步或异步控制神经元/DMEM，将其定位与通道孔内，得到神经系统通道；并采用CaCl2使海藻酸钠溶液交联得到海藻酸钠水凝胶，逐层堆积，得到所述含多通道的双通道的仿心脏结构；
[0059] e)将制备好的仿心脏结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0060] f)将电磁训练装置的正极和负极的金属平板仿心脏结构的两侧但不接触；
[0061] g)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电压大小为直流50V；
[0062] h)完成电场对仿心脏结构的训练后，将其继续进行体外培养。
[0063] 实施例2：利用多喷头3D打印法制备一种含血管、神经和免疫系统三通道的仿肾脏结构，并将该仿肾脏结构在电场中进行训练。
[0064] a)利用计算机设计所述含多通道的仿生心脏结构的三维模型；
[0065] b)将胚肾细胞作为主体细胞，与配置好的纤维蛋白原溶液混合，纤维蛋白原溶液质量体积浓度为3％；之后将该混合物装载到多喷头3D打印设备的一个喷头组件中；
[0066] c)将血管内皮细胞、平滑肌细胞、神经元和T淋巴细胞作为通道细胞；将血管内皮细胞和平滑肌细胞与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第二个喷头组件中；将神经元与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第三个喷头组件中；将T淋巴细胞与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第四个喷头组件中；
[0067] d)由计算机控制多喷头3D打印设备的不同喷头组件，控制主体结构的胚肾细胞/纤维蛋白原的成形，并采用凝血酶使纤维蛋白原凝胶化；同步或异步控制毛细血管内皮细胞和平滑肌细胞/海藻酸钠的通道成形，得到血管系统通道；同步或异步控制神经元/海藻酸钠的通道成形，得到神经系统通道；同步或异步控制T淋巴细胞/海藻酸钠的通道成形，得到免疫系统通道；采用CaCl2使海藻酸钠溶液凝胶化得到海藻酸钠水凝胶，逐层堆积，得到所述含多通道的三通道的仿肾脏结构。
[0068] e)将制备好的仿肾脏结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0069] f)将电磁训练装置的正极和负极的金属探针与仿肾脏结构连接，使仿肾脏结构成为电路一部分；
[0070] g)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电流大小为直流50mA；
[0071] h)完成电场对仿肾脏结构的训练后，将其继续进行体外培养。
[0072] 实施例3：利用多喷头3D打印法制备一种含一进一出血管、神经、胆管和免疫系统五通道的仿肝脏结构，并将该仿肝脏结构在磁场中进行训练。
[0073] a)利用计算机设计所述含多通道的仿生心脏结构的三维模型；
[0074] b)将脂肪干细胞和肝细胞作为主体细胞，与配置好的明胶、明胶/纤维蛋白原溶液混合，明胶、明胶/纤维蛋白原溶液质量体积浓度为分别为20％、10％；之后将该混合物装载到多喷头3D打印设备的一个喷头组件中；
[0075] c)将血管内皮细胞和B淋巴细胞作为通道细胞(这两种细胞已与Fe3O4磁性纳米颗粒混合)；将血管内皮细胞与胶原溶液混合，装入3D打印设备的第二个喷头组件中；将B淋巴细胞与胶原溶液混合，装入3D打印设备的第三个喷头组件中；
[0076] d)由计算机控制多喷头3D打印设备的不同喷头组件，控制主体结构脂肪干细胞/明胶和肝细胞/明胶/纤维蛋白原的成形，并采用凝血酶使纤维蛋白原聚合；同步或异步控制血管内皮细胞/胶原的通道成形，得到两个血管通道；同步或异步控制B淋巴细胞/胶原的通道成形，得到免疫系统通道；采用戊二醛溶液使胶原交联为水凝胶，逐层堆积，得到所述含多通道的三通道的仿肝脏结构。
[0077] e)将制备好的带磁性的仿肝脏结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0078] f)由电机驱动控制磁场发生系统的转动、磁场大小和作用时间，使得磁感线穿过带磁性的仿肝脏结构；
[0079] g)完成磁场对仿肝脏生结构的训练后，将其继续进行体外培养。
[0080] 实施例4：利用多内芯旋转组合模具法制备一种含一进一出双血管和神经系统三通道的仿胰腺结构，并将该仿生胰腺组织在复合电磁场中进行训练。
[0081] a)将胰岛β细胞作为主体细胞，与配置好的纤维蛋白原溶液混合，该混合物中纤维蛋白原溶液质量体积浓度为5％；
[0082] b)将脂肪干细胞和雪旺氏细胞作为通道细胞，与细胞培养基(DMEM)混合；
[0083] c)将三个模具分支内芯插入模具底座的阵列孔洞中，将顶模具套在模具底座上，并使模具分支内芯穿过顶模具的上部中央的大孔；
[0084] d)将步骤胰岛β细胞/纤维蛋白原混合物通过大孔灌注到顶模具的内腔中，同时使模具底座与顶模具产生相对旋转，旋转速度为30r/min，模具底座与模具分支内芯相对静止，使灌注的混合物形成半纺锤外形，旋转过程中采用凝血酶使纤维蛋白原转变为水凝胶；
[0085] e)依次去除顶模具和模具分支内芯，形成含三通道仿生结构前体；
[0086] f)将脂肪干细胞/DMEM灌注到三通道仿生结构前体的一进一出双管道中，形成血管系统通道；将雪旺氏细胞/DMEM灌注到通道仿生结构前体的另一个通道中，形成神经系统通道；最终，得到三通道的仿胰腺结构。
[0087] g)将制备好的仿胰腺结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0088] h)将电磁训练装置的正极和负极的金属探针与仿胰腺结构连接，使仿胰腺结构成为电路一部分；
[0089] i)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电流大小、方向和作用时间；电场线此时穿过仿胰腺结构；
[0090] j)由电机驱动控制磁场发生系统的转动、磁场大小和作用时间，使得磁感线也穿过的仿胰腺结构；
[0091] k)完成复合电场磁场对仿胰腺结构的训练后，将其继续进行体外培养。
[0092] 实施例5：利用多内芯旋转组合模具法制备一种含血管、胆管、神经和免疫系统四通道的肝脏结构，并将该肝脏结构在复合电磁场中进行训练。
[0093] a)将肝细胞和脂肪干作为主体细胞，与配置好的海藻酸钠/明胶溶液、纤维蛋白原溶液混合，该混合物中海藻酸钠、纤维蛋白原质量体积浓度为5％；在该混合物中加入质量体积浓度3％的DMSO；
[0094] b)将内皮细胞、雪旺氏细胞和中性粒细胞作为通道细胞；将内皮细胞和雪旺氏细胞与细胞培养基(DMEM)混合；将中性粒细胞与海藻酸钠溶液混合；
[0095] c)将四个模具分支内芯插入模具底座的阵列孔洞中，将顶模具套在模具底座上，并使模具分支内芯穿过顶模具的上部中央的大孔；
[0096] d)将肝细胞与脂肪干细胞的纤维蛋白原/DMSO溶液、海藻酸钠/明胶/DMSO溶液通过大孔灌注到顶模具的内腔中，同时使模具底座与顶模具产生相对旋转，旋转速度为30r/min，模具底座与模具分支内芯相对静止，使灌注的混合物形成半纺锤外形，旋转过程中采用CaCl2使海藻酸钠转变为水凝胶；
[0097] e)依次去除顶模具和模具分支内芯，形成含四通道仿生结构前体；
[0098] f)将脂肪干细胞/肝素/EGF/PBS悬浮液灌注到四通道仿生结构前体的第一个通道中，形成血管系统通道；将雪旺氏细胞PBS悬浮液灌注到四通道仿生结构前体的第二个通道中，形成神经系统通道；将中性粒细胞/PBS悬浮液灌注到四通道仿生结构前体的第三个通道中，并采用CaCl2交联，形成免疫系统通道；最终，得到四通道的半纺锤形肝脏结构。将两个半纺锤形肝脏前体用海藻酸钠/明胶/DMSO溶液粘附在一起，外喷一层合成高分子聚氨酯溶液，形成一个纺锤形肝脏前体；
[0099] g)将制备好的纺锤形肝脏前体至于电磁训练装置的样品台上；
[0100] h)将电磁训练装置的正极和负极的金属平板置于纺锤形肝脏前体的两侧但不接触；
[0101] i)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电压为直流20V，电场线此时穿过纺锤形肝脏前体结构；
[0102] j)由电机驱动控制磁场发生系统的转动、磁场大小和作用时间，使得磁感线也穿过的纺锤形肝脏前体结构；
[0103] k)完成复合电场磁场对纺锤形肝脏前体的训练后，将其放入液氮中保存，临床需要时复苏移植。
[0104] 实施例6：利用多内芯旋转组合模具法制备一种含血管、神经和免疫系统四通道的心脏结构，并将该心脏结构在电场中进行训练。
[0105] a)将心肌细胞作为主体细胞，与配置好的纤维蛋白原溶液混合，该混合物中纤维蛋白原溶液质量体积浓度为5％；在该混合物中加入质量体积浓度3％的右旋糖；
[0106] b)将脂肪干细胞、平滑肌细胞、神经元和和淋巴细胞作为通道细胞，分别与细胞培养基(DMEM)混合；
[0107] c)将四个模具分支内芯插入模具底座的阵列孔洞中，将顶模具套在模具底座上，并使模具分支内芯穿过顶模具的上部中央的大孔；
[0108] d)将心肌/纤维蛋白原/右旋糖溶液混合物通过大孔灌注到顶模具的内腔中，同时使模具底座与顶模具产生相对旋转，旋转速度为30r/min，模具底座与模具分支内芯相对静止，使灌注的混合物形成半纺锤外形，旋转过程中采用凝血酶使纤维蛋白原转变为水凝胶；
[0109] e)依次去除顶模具和模具分支内芯，形成含四通道仿生结构前体；
[0110] f)将脂肪干细胞/EGF/b-FGF/紫杉醇/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第一个通道中，形成血管系统通道；将脂肪干细胞和平滑肌细胞/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第二个通道中，形成血管系统通道；将神经元/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第三个通道中，形成神经系统通道；将淋巴细胞/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第四个通道中，形成免疫系统淋巴通道；最终，得到四通道的仿心脏结构。
[0111] g)将制备好的仿心脏结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0112] h)将电磁训练装置的正极和负极的金属导线与仿心脏结构连接，使心脏结构成为电路一部分；
[0113] i)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电流大小直流交流交替30mA；
[0114] j)完成电场对心脏结构的训练后，将其继续进行体外培养。
[0115] 实施例7：利用多通道可拆分组合模具法制备一种含血管、神经和免疫系统多通道的人工皮肤结构，并将该皮肤结构在电磁场中进行训练。
[0116] a)将成纤维细胞作为主体细胞，与配置好的海藻酸钠溶液混合，该混合物中海藻酸钠溶液质量体积浓度为5％；
[0117] b)将成纤维细胞、脂肪干细胞作为主体细胞，神经元和和淋巴细胞作为通道细胞，角质细胞、上皮细胞作为复合细胞，分别于细胞培养基(DMEM)混合；
[0118] c)将多通道可拆分模具插入模具底座的阵列孔洞中，将外模具套在模具底座上；
[0119] d)将成纤维细胞/海藻酸钠溶液混合物灌注到顶模具的内腔中，使灌注的混合物形成正方形，采用CaCl2使海藻酸钠转变为水凝胶；
[0120] e)依次去除外模具和模具分支内芯，形成含多通道人工皮肤仿生结构前体；
[0121] f)将脂肪干细胞/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第一个通道中，形成血管系统通道；将脂肪干细胞和平滑肌细胞/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第二个通道中，形成血管系统通道；将神经元/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第三个通道中，形成神经系统通道；将淋巴细胞/DMEM灌注到四通道仿生结构前体的第四个通道中，形成免疫系统淋巴通道；最终，得到四通道的人工皮肤结构。
[0122] g)将制备好的人工皮肤结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0123] h)将电磁训练装置的正极和负极的金属导线与人工皮肤结构连接，使人工皮肤结构成为电路一部分；
[0124] i)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电流大小为交流20mA；
[0125] j)完成电场对人工皮肤结构的训练后，将其继续进行体外培养。
[0126] 实施例8：利用多内芯旋转组合模具法制备一种含血管、神经和免疫系统三通道的乳房结构，并将该乳房结构在复合电磁场中进行训练。
[0127] a)将脂肪干细胞作为主体细胞，与配置好的海藻酸钠溶液混合，该混合物中海藻酸钠溶液质量体积浓度为1％；
[0128] b)将内皮细胞、雪旺氏细胞和中性粒细胞作为通道细胞；将内皮细胞和雪旺氏细胞与细胞培养基(DMEM)混合；将中性粒细胞与海藻酸钠溶液混合；
[0129] c)将三个模具分支内芯插入模具底座的阵列孔洞中，将顶模具套在模具底座上，并使模具分支内芯穿过顶模具的上部中央的大孔；
[0130] d)将脂肪干细胞/海藻酸钠/DMSO溶液混合物通过大孔灌注到顶模具的内腔中，同时使模具底座与顶模具产生相对旋转，旋转速度为30r/min，模具底座与模具分支内芯相对静止，使灌注的混合物形成半纺锤外形，旋转过程中采用CaCl2使海藻酸钠转变为水凝胶；
[0131] e)依次去除顶模具和模具分支内芯，形成含三通道仿生结构前体；
[0132] f)将内皮细胞/DMEM灌注到三通道仿生结构前体的第一个通道中，形成血管系统通道；将雪旺氏细胞/DMEM灌注到三通道仿生结构前体的第二个通道中，形成神经系统通道；将中性粒细胞/海藻酸钠溶液灌注到三通道仿生结构前体的第三个通道中，并采用CaCl2交联，形成免疫系统通道；最终，得到三通道的半纺锤形乳房结构。将两个半纺锤形乳房前体用海纤维蛋白原/脂肪干细胞溶液粘附在一起，外喷一层合成高分子聚乳酸和聚羟基乙酸共聚物(PLGA)溶液，形成一个纺锤形乳房前体；
[0133] g)将制备好的纺锤形乳房前体至于电磁训练装置的样品台上；
[0134] h)将电磁训练装置的正极和负极的金属平板置于纺锤形乳房前体的两侧但不接触；
[0135] i)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电流大小、方向和作用时间；电场线此时穿过纺锤形乳房前体结构；
[0136] j)由电机驱动控制磁场发生系统的转动、磁场大小和作用时间，使得磁感线也穿过的纺锤形乳房前体结构；
[0137] k)完成复合电场磁场对纺锤形乳房前体的训练后，将其放入液氮中保存，临床需要时复苏移植。
[0138] 实施例9：利用组合模具法制备一种含两进两出血管、神经和免疫系统四通道的肺叶结构，并将该肺叶结构在磁场中进行训练。
[0139] a)利用计算机设计所述含四通道的仿生肺叶结构的三维模型与组合模具；
[0140] b)将脂肪干细胞和肺上皮细胞作为主体细胞，与配置好的明胶溶液混合，明胶溶液质量体积浓度为分别为10％，其中加入质量分数为3％的细胞冻存剂甘油，之后将该混合物注射到组合模具的相应位置，然后将1％胶原溶液注射或灌注在相应的细胞层上，37℃下静止30分钟使细胞明胶和胶原层固化，或采用戊二醛溶液使胶原转变为凝胶；
[0141] c)将血管内皮细胞和B淋巴细胞作为通道细胞(这两种细胞已与Fe3O4磁性纳米颗粒混合)；将血管内皮细胞与纤维蛋白原溶液混合，注射到两进两出的血管系统中；将B淋巴细胞与纤维蛋白原溶液混合，注射到一个分支管道系统中；将雪旺细胞与纤维蛋白原溶液混合注射到另一个分支神经系统中；
[0142] d)采用0.1％凝血酶溶液使纤维蛋白原为水凝胶，得到四通道的肺叶结构。
[0143] e)将制备好的含细胞冻存剂的多通道样品置于样品台上，将多通道样品的血管系统与脉动生物反应器相连；
[0144] f)控制脉动生物反应器中培养液的流量为30cm/s，作用时间3h，使其中细胞形成组织结构；
[0145] g)完成脉动生物反应器对肺叶结构的力学训练后，将其放在培养液中继续培养，或放在低温(如液氮中)长期保存，或直接用于器官移植。
[0146] 实施例10：利用多喷头3D打印法制备一种含血管和神经系统双通道的仿肝肿瘤结构，并将该仿肝肿瘤结构在电场中进行脉动培养训练。
[0147] a)利用计算机设计所述含多通道的仿生肝肿瘤结构的三维模型；
[0148] b)将肝癌细胞作为主体细胞，与配置好的海藻酸钠溶液混合，海藻酸钠水凝胶溶液质量体积浓度为3％；之后将该混合物装载到多喷头3D打印设备的一个喷头组件中；
[0149] c)将血管内皮细胞和神经元作为通道细胞；将血管内皮细胞与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第二个喷头组件中；将神经元与细胞培养液(DMEM)混合，装入3D打印设备的第三个喷头组件中；
[0150] d)由计算机控制多喷头3D打印设备的不同喷头组件，控制主体结构的肝癌细胞/海藻酸钠的成形；同步或异步控制血管内皮细胞/海藻酸钠的通道成形，得到血管系统通道；同步或异步控制神经元/DMEM，将其定位与通道孔内，得到神经系统通道；并采用CaCl2使海藻酸钠溶液交联得到海藻酸钠水凝胶，逐层堆积，得到所述含多通道的双通道的仿肝肿瘤结构；
[0151] e)将制备好的仿肝肿瘤结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0152] f)将电磁训练装置的正极和负极的金属平板仿心脏结构的两侧但不接触；
[0153] g)将多通道样品的血管系统与脉动生物反应器导流管相连，启动脉动培养系统，并控制其中培养液的流速为10mm/s，作用时间20min；
[0154] h)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并控制电流大小5mA，直流；
[0155] i)完成电场对仿生肝肿瘤结构的训练后，将其继续进行体外培养。
[0156] 实施例11：利用多喷头3D打印法制备一种含血管、神经和免疫系统三通道的仿软骨结构，并将该仿软骨结构在电场中进行训练。
[0157] a)利用计算机设计所述含多通道的仿软骨结构的三维模型；
[0158] b)将软骨细胞作为主体细胞，与配置好的纤维蛋白原溶液混合，纤维蛋白原溶液质量体积浓度为3％；之后将该混合物装载到多喷头3D打印设备的一个喷头组件中；
[0159] c)将血管内皮细胞、平滑肌细胞、神经元和T淋巴细胞作为通道细胞；将血管内皮细胞和平滑肌细胞与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第二个喷头组件中；将神经元与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第三个喷头组件中；将T淋巴细胞与海藻酸钠溶液混合，装入3D打印设备的第四个喷头组件中；
[0160] d)由计算机控制多喷头3D打印设备的不同喷头组件，控制主体结构的软骨细胞/纤维蛋白原的成形，并采用凝血酶使纤维蛋白原凝胶化；同步或异步控制毛细血管内皮细胞和平滑肌细胞/海藻酸钠的通道成形，得到血管系统通道；同步或异步控制神经元/海藻酸钠的通道成形，得到神经系统通道；同步或异步控制T淋巴细胞/海藻酸钠的通道成形，得到免疫系统通道；采用CaCl2使海藻酸钠溶液凝胶化得到海藻酸钠水凝胶，逐层堆积，得到所述含多通道的三通道的仿软骨结构。
[0161] e)将制备好的仿软骨结构至于电磁训练装置的样品台上；
[0162] f)将电磁训练装置的正极和负极的金属探针与仿软骨结构连接，使仿软骨结构成为电路一部分；
[0163] g)将将电磁训练装置的电场发生装置通电，并由控制电流大小为2mA，交流；
[0164] h)完成电场对仿软骨结构的训练后，将其继续进行体外培养。
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