【技术实现步骤摘要】
一种利用3D打印制备聚乙烯醇/纳米氧化硅复合水凝胶支架的方法
本专利技术涉及一种快速成型水凝胶生物支架的方法,更具体地说,本专利技术涉及一种利用3D打印制备聚乙烯醇/纳米氧化硅复合水凝胶支架的方法,属于生物医用高分子材料
技术介绍
人类由于衰老、事故等原因经常会造成关节软骨的损坏,而软骨作为一种再生能力很弱的组织,其修复是一大难题。目前临床上采用最多方法的是用生物材料进行修复,但这种方法会引起机体的排异反应。随着组织工程技术的发展,以生物支架为载体,结合软骨种子细胞、生长因子,通过体内或体外培养构建软骨组织对受伤组织进行修复是极具前景的修复方法。在这一过程中生物支架具有重要作用,它为细胞、组织的重建提供了必要的三维空间和力学支持。因此,需要生物支架具有良好的力学性能、生物相容性、理想的三维结构。水凝胶是一类高含水但不溶于水,具有三维网络结构的软湿材料,因其具有良好生物相容性、环境敏感性且对环境无害而受到广泛关注。目前,生物支架的制备一般是采用水凝胶,因为聚乙烯醇(PVA)水凝胶具有无毒、机械性能优良、吸水率高和生物相容性好等优点,受到人们最为广泛的关注。但目前对PVA水凝胶生物支架的制备还有一些缺陷——不能方便的调节支架外形和支架内部孔隙,支架的精细度还不够高。且将PVA水凝胶运用于关节软骨替代材料,其强度仍较低。中国专利公开号CN101544767A公开了一种生物相容性高强度三维连通多孔PVA水凝胶的制备方法,该方法是以聚乙烯醇为基体材料,利用表面活性剂与可溶性固体颗粒复合致孔,并用超声波清洗的方法制备三维多孔聚乙烯醇水凝胶,该方法虽然能够得到 ...
【技术保护点】
一种利用3D打印制备聚乙烯醇/纳米氧化硅复合水凝胶支架的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:材料的准备,包括如下子步骤:子步骤1.1:按质量浓度为8~12%的比例将聚乙烯醇(PVA)树脂加入去离子水中搅拌分散均匀后,置于90~95℃恒温水浴中冷凝回流2~3小时,至PVA完全溶解,得到PVA溶液;子步骤1.2:将子步骤1.1所述得到的PVA溶液于95℃真空干燥箱内脱气30~60分钟,脱气完后,将脱气后的PVA溶液缓慢加入无机粉体纳米氧化硅中,充分搅拌,至无机粉体纳米氧化硅均匀分散在所述PVA溶液中,得到具有触变性能的混合溶胶,所述混合溶胶中无机粉体纳米氧化硅与PVA的质量比为(0.5~1)﹕1;步骤2:支架的成型:利用机器人点胶机驱动医用注射器连接精细针管或移液管滴头,通过调节所述点胶机XY轴平台的移动速率、Z轴步进高度、点胶机的挤出体积流率这些技术参数,挤出步骤1中所述制备得到的混合溶胶,3D打印成型得到溶胶支架样品;步骤3:支架的后处理:将步骤2所述的溶胶支架样品置于‑20~‑40℃冷冻室冷冻20~22小时后,取出后室温解冻熔融2~4小时,得到具有可控精细结构的水凝胶支架 ...
【技术特征摘要】
1.一种利用3D打印制备聚乙烯醇/纳米氧化硅复合水凝胶支架的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:材料的准备,包含如下子步骤:子步骤1.1:将8gPVA树脂加入到92g去离子水中,搅拌分散均匀后置于95℃恒温水浴中冷凝回流2小时,至PVA完全溶解,得到100gPVA溶液;子步骤1.2:将子步骤1.1制得的100gPVA溶液置于95℃真空干燥箱内脱气30分钟,脱气完后,将脱气后的PVA溶液缓慢加入装有4g粒径为20nm的气相纳米氧化硅(SiO2)的烧杯中,充分搅拌,至气相纳米氧化硅均匀分散在PVA溶液中,得到具有触变性能的混合溶胶;步骤2:支架的成型:利用型号为TheLoctite®200DBenchtopRobot的机器人点胶机驱动医用注射器连接直径为0.1mm的移液管滴头挤出步骤1制备得到的混合溶胶,调节XY轴平台移动速率为100mm/min,Z轴步进高度为0.2mm,挤出机挤出体积流率为0.5mm3/s,3D打印成型得到溶胶支架样品;步骤3:支架的后处理:将步骤2制得的溶胶支架样品置于-40℃冷冻室冷冻20小时,取出后室温解冻熔融4小时,得到具有可控精细结构的水凝胶支架;利用平板流变仪检测步骤1中所述的混合溶胶,测得混合溶胶的零切粘度为9200Pa·s,溶胶在移液管滴头挤出时的表观粘度为10Pa·s;最终制得的水凝胶支架外形为长方体,测得其外形尺寸为:长×宽×高=10mm×10mm×2mm;组成支架的水凝胶线条截面直径为0.5mm;水凝胶支架内部孔洞为正四边形,边长为0.3mm。2.一种利用3D打印制备聚乙烯醇/纳米氧化硅复合水凝胶支架的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:材料的准备,包括如下子步骤:子步骤1.1:将10gPVA树脂加入到90g去离子水中,搅拌分散均匀后置于90℃恒温水浴中冷凝回流3小时,至PVA完全溶解,得到PVA溶液;子步骤1.2:将子步骤1.1制得的PVA溶液置于95℃真空干燥箱内脱气30分钟,脱气完后,将脱气后的PVA溶液缓慢加入装有8g粒径为50nm的气相氧化硅(SiO2)的烧杯中,充分搅拌,至纳米氧化硅均匀分散在PVA溶液中,得到具有触变性能的混合溶胶;步骤2:支架的成型:利用型号为SistemaDosificadorUltra2800的机器人点胶机驱动医用注射器连接直径为0.5mm的移液管滴头挤出步骤1制备得到的混合溶胶,调节XY轴平台移动速率为220mm/min,Z轴步进高度0.5mm,挤出机挤出体积流率为0.8mm3/s,3D打印成型得到溶胶支架样品;步骤3:支架的后处理:将步骤2所述溶胶支架样品置于-25℃冷冻室冷冻20小时,取出后室温解冻熔融3小时,得到具有可控精细结构的水凝胶支架样品;利用平板流变仪检测步骤1中所述的混合溶胶,测得所述混合溶胶的零切粘度为11000Pa·s,溶胶在移液管滴头挤出时的表观粘度为20Pa·s;最终制得的水凝胶支架外形为长方体,测得其外形尺寸为:长×宽×高=10mm×10mm×2mm;组成所述水凝胶支架的水凝胶线条截面直径为0.4mm;水凝胶支架内部孔洞为正四边形,边长为0.4mm。3.一种利用3D打印制备聚乙烯醇/纳米氧化硅复合水凝胶支架的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:材料的准备,包括如下子步骤:子步骤1.1:将12gPVA树脂加入到88g去离子水中,搅拌分散均匀后置于95℃恒温水浴中冷凝回流2小时,至PVA完全溶解,得到100gPVA溶液;子步骤1.2:将子步骤1.1制得的100gPVA溶液置于90℃真空干燥箱内脱气60分钟,脱气完后,将脱气后的PVA溶液缓慢加入装有12g粒径为100nm的气相氧化硅(SiO2)的烧杯中,充分搅拌,至纳米氧化硅均匀分散在PVA溶液中,得到具有触变性能的混合溶胶;步骤2:支架的成型:利用型号为TheLoctite®400DBenchtopRobot的...
【专利技术属性】
技术研发人员:李学锋,李坚,闫晗,杨倩,龙世军,
申请(专利权)人:湖北工业大学,
类型:发明
国别省市:湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。