一种三维打印生物墨水材料的制作方法技术

本发明专利技术涉及一种三维打印生物墨水材料的制作方法，包括如下步骤：在2‑4℃环境下，将细胞生长因子、亲水性高分子物质及去离子水依序加入容器；质量百分比为去离子水45‑75％、亲水性高分子物质20‑50％、细胞生长因子1‑2％；磁力搅拌器搅拌10‑20min，得到水凝胶液；再加入经计数的生物细胞制成悬液。本发明专利技术具有以下的特点和有益效果：生物墨水的水凝胶液所用材料为天然高分子，生物相容性好，降解产物安全无毒，不存在过敏反应或者毒性反应的潜在危险；生物墨水与机体组织的力学性质相仿，不存在异物感；生物墨水在打印过程中，可通过打印参数的调节，控制打印密度和打印形态，实现个性化打印。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维打印生物墨水材料的制作方法，尤其涉及一种含有生物细胞和生长因子的三维打印生物墨水材料的制作方法，属于生物材料

技术介绍
三维打印技术从概念的提出到现在已经有30多年的发展历史，它是运用打印材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术，又称增材制造技术，实际上是快速成型领域的一种新兴技术，是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。由于三维打印无需原胚和模具，就能直接根据计算机图形数据生成任何形状的物体，简化产品的制造程序，缩短产品的研制周期，提高效率并降低成本。随着技术的进步，三维打印的应用也逐渐广泛，而对生物医学领域而言，三维打印技术可以获得仿真度更高的医疗模型、更符合人体工学的医疗设备、应用场景更广泛生物医疗器械，个性化程度更高的人工组织或器官。人工组织或者器官往往结构复杂，由多种不同的细胞组成，并相互交错组成功能单元，从而发挥各种功能。因此，在制作人工组织或器官时，需要考虑将生物细胞置于仿生度最佳的位置，达到即时制作即时能使用的要求。基于生物大分子的水凝胶含水量高，力学性质与软组织相似，具有良好的生物相容性、输送养分和排泄代谢物的高效性以及包裹细胞的强大能力，这些特点使其被广泛地用于构建组织工程支架、药物缓释体系等。但作为生物墨水，仅仅有溶剂是不够的，为了生物细胞在局部能短时间内发挥生物功能，还需要有各种营养物质和细胞因子为其提供物质支持和保证。为了实现三维打印人工组织器官的即打即用，构建多细胞复合的功能组织器官单元，简化构建流程，提高构建效率，需要设计配置简单方便又能满足上述要求的生物墨水。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有生物打印材料的不足，提供一种由生物细胞、细胞生长因子、亲水性高分子物质及去离子水组成的生物墨水。经三维打印后获得的人工组织或器官具备可发挥生物效应的功能单元。为实现上述技术目的，本专利技术采用了以下技术方案：这种三维打印生物墨水材料的制作方法，包括如下步骤：1)在2-4℃环境下，将细胞生长因子、亲水性高分子物质及去离子水依序加入容器；质量百分比为去离子水45-75％、亲水性高分子物质20-50％、细胞生长因子1-2％；2)磁力搅拌器搅拌10-20min，得到水凝胶液；3)再加入经计数的生物细胞制成悬液。作为优选：步骤1)中，亲水性高分子物质为：琼脂糖、海藻酸、透明质酸、胶原、甲基纤维素、丝蛋白、角蛋白中的一种或几种。作为优选：步骤1)中，细胞生长因子为：神经生长因子、表皮生长因子、骨骼生长因子、造血生长因子、内皮生长因子、胶质细胞生长因子、成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子、多肽生长因子中的一种或任意几种。作为优选：步骤3)中，所述生物细胞为：动物细胞、植物细胞、真菌或细菌，单独冻存在液氮罐中，需要时解冻复苏，复苏后用PBS洗涤2-4次，离心去除PBS，用水凝胶重悬并计数。本专利技术具有以下的特点和有益效果：1)生物墨水的水凝胶液所用材料为天然高分子，生物相容性好，降解产物安全无毒，不存在过敏反应或者毒性反应的潜在危险；2)生物墨水与机体组织的力学性质相仿，不存在异物感；3)生物墨水在打印过程中，可通过打印参数的调节，控制打印密度和打印形态，实现个性化打印；4)生物墨水打印完成后，可在短时间内具备生物功能，提高了打印效率；5)本专利技术的生物墨水配置过程简单，降低了操作人员的培训难度。附图说明图1为实施例1的再生神经横截面的单位面积轴突数比较图；图2为实施例2的再生神经横截面的单位面积轴突数比较图；图3为实施例3的再生神经横截面的单位面积轴突数比较图；图4为实施例4的再生神经横截面的单位面积轴突数比较图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。实施例11)水凝胶液的配置：按照质量百分比，取透明质酸45％，表皮生长因子1％，离子水54％，在2℃环境下，将上述物质依序加入容器，磁力搅拌器搅拌20min。2)将生物细胞解冻复苏，用PBS洗涤2次，离心去除PBS，用水凝胶重悬并计数。3)在水凝胶液中加入经计数的生物细胞制成悬液。实施例21)水凝胶液的配置：按照质量百分比，取透明质酸25％，胶原20％，表皮生长因子1％，离子水54％，在2℃环境下，将上述物质依序加入容器，磁力搅拌器搅拌20min。2)将生物细胞解冻复苏，用PBS洗涤2次，离心去除PBS，用水凝胶重悬并计数。3)在水凝胶液中加入经计数的生物细胞制成悬液。实施例31)水凝胶液的配置：按照质量百分比，取透明质酸25％，胶原20％，表皮生长因子1％，离子水54％，在2℃环境下，将上述物质依序加入容器，磁力搅拌器搅拌20min。2)将生物细胞解冻复苏，用PBS洗涤3次，离心去除PBS，用水凝胶重悬并计数。3)在水凝胶液中加入经计数的生物细胞制成悬液。实施例41)水凝胶液的配置：按照质量百分比，取甲基纤维素15％，胶原10％，丝蛋白10％,表皮生长因子0.5％，胰岛素样生长因子0.5％，离子水64％，在2℃环境下，将上述物质依序加入容器，磁力搅拌器搅拌15min。2)将生物细胞解冻复苏，用PBS洗涤3次，离心去除PBS，用水凝胶重悬并计数。3)在水凝胶液中加入经计数的生物细胞制成悬液。实施例1-4的三维打印生物墨水性能测试如下：实施例1所配置的生物墨水打印于神经导管后，用于修复大鼠神经缺损，与普通导管及自体神经修复大鼠神经缺损6周后的比较如图1所示。对再生神经横截面的单位面积轴突数进行计数并比较。图1各组再生神经横截面轴突计数值均存在明显差异(P<0.05)。实施例1所配置的生物墨水打印于神经导管后，用于修复神经缺损，所得到的再生神经横截面轴突计数值虽不及自体神经组(P<0.05)，但要优于与单纯导管组(P<0.05)。实施例2所配置的生物墨水打印于神经导管后，用于修复大鼠神经缺损，与普通导管及自体神经修复大鼠神经缺损6周后的比较如图2所示。对再生神经横截面的单位面积轴突数进行计数并比较。图2各组再生神经横截面轴突计数值均存在明显差异(P<0.05)。实施例2所配置的生物墨水打印于神经导管后，用于修复神经缺损，所得到的再生神经横截面轴突计数值虽不及自体神经组(P<0.05)，但要优于与单纯导管组(P<0.05)。实施例3所配置的生物墨水打印于神经导管后，用于修复大鼠神经缺损，与普通导管及自体神经修复大鼠神经缺损6周后的比较如图3所示。对再生神经横截面的单位面积轴突数进行计数并比较。图3各组再生神经横截面轴突计数值均存在明显差异(P<0.05)。实施例3所配置的生物墨水打印于神经导管后，用于修复神经缺损，所得到的再生神经横截面轴突计数值虽不及自体神经组(P<0.05)，但要优于与单纯导管组(P<0.05)。实施例4所配置的生物墨水打印于神经导管后，用于修复大鼠神经缺损，与普通导管及自体神经修复大鼠神经缺损6周后的比较如图4所示。对再生神经横截面的单位面积轴突数进行计数并比较。图4各组再生神经横截面轴突计数值均存在明显差异(P&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维打印生物墨水材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在2‑4℃环境下，将细胞生长因子、亲水性高分子物质及去离子水依序加入容器；质量百分比为去离子水45‑75％、亲水性高分子物质20‑50％、细胞生长因子1‑2％；2)磁力搅拌器搅拌10‑20min，得到水凝胶液；3)再加入经计数的生物细胞制成悬液。

【技术特征摘要】
1.一种三维打印生物墨水材料的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在2-4℃环境下，将细胞生长因子、亲水性高分子物质及去离子水依序加入容器；质量百分比为去离子水45-75％、亲水性高分子物质20-50％、细胞生长因子1-2％；2)磁力搅拌器搅拌10-20min，得到水凝胶液；3)再加入经计数的生物细胞制成悬液。2.根据权利要求1所述的三维打印生物墨水材料的制作方法，其特征在于：步骤1)中，亲水性高分子物质为：琼脂糖、海藻酸、透明质酸、胶原、甲基纤维素、丝蛋白、角蛋白中的一种或几...

【专利技术属性】
技术研发人员：周佳，厉民，王峥，
申请(专利权)人：浙江省人民医院，
类型：发明
国别省市：浙江;33