本發(fā)明屬于3D打印
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種用于3D打印組織工程支架的生物水凝膠及其制備方法，具體的說(shuō)是涉及一種具有生物相容性、生物可降解性、生物活性并滿足組織工程支架要求的復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：組織缺損修復(fù)及器官移植是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)史上最偉大的突破之一。目前，全世界需要組織缺損修復(fù)的病人高達(dá)上億人，接近100萬(wàn)患者通過(guò)器官移植獲得了新生，但由于得不到供體器官無(wú)法進(jìn)行器官移植而死去的患者卻高達(dá)幾千萬(wàn)。生物3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為幾千萬(wàn)需要器官移植和組織修復(fù)的病人帶來(lái)了新的曙光。現(xiàn)有的3D打印技術(shù)基本上已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)支架外形的構(gòu)建，及內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)的可控實(shí)現(xiàn)，為細(xì)胞的生長(zhǎng)提供了的微環(huán)境。3D打印技術(shù)易于調(diào)控精度，可隨意改變支架的走向和孔隙，能按照預(yù)設(shè)的模型精準(zhǔn)打印，具有成型迅速、樣品標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模量產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，并且可通過(guò)改變各種參數(shù)打印出不同規(guī)模的支架。材料在組織工程支架構(gòu)建中起著重要作用，支架材料的研究及選擇是組織工程支架的重要研究?jī)?nèi)容，同時(shí)也制約著3D打印組織工程支架的發(fā)展。目前的3D打印生物支架的材料包括人工合成材料和天然高分子材料兩大類。人工合成材料包括聚交酯，聚羥基烷酸酯，聚碳酸酯，聚乳酸，聚羥基乙酸等；天然高分子材料包括膠原、殼聚糖、細(xì)胞基質(zhì)、甲殼質(zhì)、海藻酸鹽等。人工合成材料具有良好的力學(xué)性能和可塑性，容易打印成型，但生物相容性較差，其降解產(chǎn)物多引起周圍炎癥；天然高分子材料具有良好的生物相容性、生物可降解性及生物活性，可以更好的誘導(dǎo)受傷皮膚的自我恢復(fù)，因此是優(yōu)良的組織工程支架材料。膠原(COL)是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成份，也是人體內(nèi)多種組織的主要組成成分，因此膠原在組織工程領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，常被看作是生物本體的一個(gè)組成部分而不是外源物質(zhì)，膠原在體內(nèi)可促進(jìn)細(xì)胞的增殖分化及維持細(xì)胞分裂的相關(guān)機(jī)能。但單純的膠原力學(xué)性能較差，且在體內(nèi)各種酶的作用下降解速度過(guò)快，新生組織還未長(zhǎng)好支架已經(jīng)坍塌。因此，尋找一種穩(wěn)定性大幅提升的膠原復(fù)合材料尤為重要。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種用于3D打印組織工程支架的生物水凝膠及其制備方法，能更好的提高膠原本身的機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定性，也可減緩膠原在人體內(nèi)的降解速度，生物可降解性和生物相容性可得到有效提升。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于3D打印組織工程支架的生物水凝膠，其特征在于，所述生物水凝膠由以下質(zhì)量百分含量的原料組成：雙醛基納米纖維素(DANCC)20～70%、膠原(COL)20～70%、殼聚糖(CS)20～60%。所述的膠原是Ⅰ型膠原或Ⅱ型膠原。所述雙醛基納米纖維素的直徑1～20nm，長(zhǎng)度為100～1500nm。一種用于3D打印組織工程支架的生物水凝膠及其制備方法，其特征在于，包括如下操作步驟：(1)準(zhǔn)備溶劑：采用醋酸水溶液、六氟異丙醇、三氟乙醇、水中的一種或幾種的混合溶液；(2)將膠原、殼聚糖按照一定的比例與上述溶劑攪拌共混形成共混液，共混溫度為1～25℃，共混時(shí)間為2～48h，攪拌速度200～2000rpm；(3)將交聯(lián)劑雙醛基納米纖維素加入到步驟2中的共混液中進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)的溫度為8～32℃，交聯(lián)的時(shí)間為2～48h，得到生物水凝膠；(4)將制得的生物水凝膠在1～10℃條件下進(jìn)行無(wú)菌儲(chǔ)存。本發(fā)明的有益效果為：(1)本發(fā)明所使用的DANCC可從諸多天然植物、農(nóng)作物廢棄物，或從從微晶纖維素中通過(guò)常規(guī)化學(xué)方法獲取，提高了植物纖維的附加價(jià)值；(2)本發(fā)明所使用的DANCC為直徑1-20nm，長(zhǎng)度100～1500nm，如此小的粒徑便于從3D噴頭中擠出；(3)本發(fā)明所使用的COL和CS和DANCC均屬于天然高分子材料，具有良好的生物可降解性和生物相容性。(4)DANCC作為COL和CS的交聯(lián)劑，COL和CS分子間自身可產(chǎn)生相互作用，兩種改性方法相結(jié)合，有助于更好的提高膠原本身的機(jī)械強(qiáng)度及穩(wěn)定性，可減緩膠原在人體內(nèi)的降解速度。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明：具體實(shí)施方式1(1)使用原料的質(zhì)量百分含量：DANCC50%、COL(Ⅰ型)50%；(2)所使用的溶劑為0.5mol/L的醋酸水溶液，溶質(zhì)總質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量比為2：98；(3)DANCC與COL于4℃共混6h，攪拌速度1000rpm；(4)DANCC與COL共混液交聯(lián)溫度為15℃，交聯(lián)時(shí)間為24h；(5)1℃無(wú)菌儲(chǔ)存?zhèn)溆谩＞唧w實(shí)施方式2(1)使用原料的質(zhì)量百分含量：DANCC40%、COL(Ⅰ型、Ⅰ型)40%、CS20%；(2)所使用的溶劑為六氟異丙醇與水的混合溶液，溶質(zhì)總質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量比為4：96；(3)DANCC、COL及CS于2℃共混16h，攪拌速度800rpm；(4)DANCC與COL共混液交聯(lián)溫度為19℃，交聯(lián)時(shí)間為16h；(5)3℃無(wú)菌儲(chǔ)存?zhèn)溆谩＞唧w實(shí)施方式3(1)使用原料的質(zhì)量百分含量：DANCC30%、COL(Ⅰ型、Ⅰ型)40%、CS30%；(2)所使用的溶劑為三氟乙醇與水的混合溶液，溶質(zhì)總質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量比為5：95；(3)DANCC、COL及CS于8℃共混8h，攪拌速度800rpm；(4)DANCC與COL共混液交聯(lián)溫度為25℃，交聯(lián)時(shí)間為20h；(5)5℃無(wú)菌儲(chǔ)存?zhèn)溆谩＞唧w實(shí)施方式4(1)使用原料的質(zhì)量百分含量：DANCC50%、CS50%；(2)所使用的溶劑為三氟乙醇與醋酸水溶液的的混合溶液，溶質(zhì)總質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量比為5：95；(3)DANCC與CS于6℃共混8h，攪拌速度800rpm；(4)DANCC與COL共混液交聯(lián)溫度為22℃，交聯(lián)時(shí)間為24h；(5)7℃無(wú)菌儲(chǔ)存?zhèn)溆谩＞唧w實(shí)施方式5(1)使用原料的質(zhì)量百分含量：DANCC40%、CS40%、COL20%；(2)所使用的溶劑為三氟乙醇與醋酸水溶液的的混合溶液，溶質(zhì)總質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量比為5：95；(3)DANCC，CS及COL于4℃共混16h，攪拌速度400rpm；(4)DANCC與COL共混液交聯(lián)溫度為27℃，交聯(lián)時(shí)間為12h；(5)2℃無(wú)菌儲(chǔ)存?zhèn)溆谩＞唧w實(shí)施方式6(1)使用原料的質(zhì)量百分含量：DANCC40%、CS40%、COL20%；(2)所使用的溶劑為三氟乙醇與六氟異丙醇的的混合溶液，溶質(zhì)總質(zhì)量與溶劑的質(zhì)量比為6：94；(3)DANCC，CS及COL于4℃共混18h，攪拌速度700rpm；(4)DANCC與COL共混液交聯(lián)溫度為25℃，交聯(lián)時(shí)間為10h；(5)4℃無(wú)菌儲(chǔ)存?zhèn)溆谩⒅苽涞纳锼z做成圓柱體形，高度為12mm，直徑為20mm，溫度25℃，相對(duì)濕度50%條件下的力學(xué)性能如下表：名稱壓縮破壞強(qiáng)度純膠原蛋白水凝膠1.9Kpa具體實(shí)施方式一所得生物水凝膠19.8KPa具體實(shí)施方式二所得生物水凝膠17.3KPa具體實(shí)施方式三所得生物水凝膠21.5KPa具體實(shí)施方式四所得生物水凝膠19.2KPa具體實(shí)施方式五所得生物水凝膠18.3KPa具體實(shí)施方式六所得生物水凝膠22.7KPa當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3