一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水及其制备方法和应用。这种生物墨水是由A液和B液组成的；A液的组成原料包括甲基丙烯酸化的透明质酸、可见光引发剂和水；B液的组成原料包括海藻酸盐、富血小板血浆和磷酸盐缓冲溶液。同时也公开了这种生物墨水的制备方法，还公开了这种生物墨水在制备生物3D打印的高强度双网络凝胶的应用。本发明专利技术的生物3D打印墨水材料是一种具有良好生物相容性的水凝胶材料，具有高效保湿性、能够释放大量的生长因子，该墨水材料无皮肤刺激性，具有促进创面愈合的显著功效，可用于组织修复和再生医学领域，在生物医疗和扩展生物3D打印技术在医疗卫生领域的应用范围方面具有很大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水及其制备方法和应用。
技术介绍
生物墨水作为一种典型的软物质材料，通常是各类天然生物材料或者具有生物相容性的人工合成材料，多是透明质酸、明胶、藻酸盐、纤维素、壳聚糖等天然高分子及其衍生物。生物3D打印墨水材料中常含有活细胞或其它活性组分，这些生物或者人工合成材料为细胞或活性组分提供一定程度的保护、促进它们的生长，其他一些材料则扮演“骨骼”的角色，支撑起打印出的组织，防止其坍塌。由于打印时需要保证不破坏生物材料和细胞的生物学活性，打印条件极为苛刻，对生物3D打印用墨水材料的要求也极高。生物3D打印墨水要求材料具有良好的生物相容性、合适的黏度、足够的强度、营养通透性、结构稳定性、较高的打印保真度和温和的成型固化工艺。目前可用于生物3D打印的墨水材料种类极少，通用性不强，是生物3D打印技术应用的一大瓶颈，严重影响着3D打印产业的发展。理想的生物3D打印墨水材料在生物医疗卫生和组织工程等领域将发挥举足轻重的作用，具有很大的应用潜力。生物3D打印墨水在生物医疗卫生和组织工程领域的应用成效与生物墨水的体系组成、固化成型工艺有着直接的联系。CN105504311A公开了一种壳聚糖衍生物水凝胶及其制备方法，这种水凝胶具有温度敏感性，低温下呈溶胶状态，高温下呈凝胶状态，这种凝胶随温度变化的溶胶-凝胶转变特性可使其作为生物墨水材料，但该凝胶体系包含化学溶剂和多种小分子化学物质，影响材料的生物相容性。CN105238132A公开了一种用于3D打印的生物墨水，该墨水体系由水溶性聚合物、水溶性天然高分子、生物活性组分、交联剂和溶剂等组成，但该体系组成的生物墨水需在紫外光条件下固化成型，可能会对体系中的活性组分造成一定的损伤。现有的生物3D打印墨水材料通常是各类天然生物材料或者具有生物相容性的人工合成材料，通常生物3D打印墨水常用的生物3D打印方法一般先打印生物相容性好的高分子材料以提供支架，都存在打印过程较复杂、打印条件苛刻、力学性能不足、固化成型时间长、打印保真度不高、打印结构稳定性不好等问题。大多需要通过紫外光照射固化成型，紫外光照射对打印结构的生物活性造成很大的破坏、对操作工人员造成一定的安全威胁。另外，现有的生物3D打印墨水材料多存在生物相容性不好、力学性能不足的问题，导致打印结构保真度不高、结构稳定性欠佳的问题。现有的生物3D打印墨水在组织工程和再生医学领域的应用促进组织修复和创面愈合的效果均不太理想。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，本专利技术的目的之二在于提供这种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水的制备方法，本专利技术的目的之三在于提供这种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水的应用，可用这种生物墨水用于制备生物3D打印的高强度双网络凝胶，该高强度双网络凝胶可作为一种组织创面修复剂。本专利技术所采取的技术方案是：一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，是由A液和B液按体积比为1：(0.05～20)混合而成的；A液是由以下质量百分比的原料组成：10％～30％甲基丙烯酸化的透明质酸，0.05％～1％可见光引发剂，余量为水；B液是由以下质量百分比的原料组成：5％～20％海藻酸盐，0.5％～5％富血小板血浆，余量为磷酸盐缓冲溶液。优选的，一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，是由A液和B液按体积比为1:0.1混合而成的。优选的，这种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水的A液中，可见光引发剂为酰基磷氧化物、酰基膦酸盐、二茂钛、烷基苯酮、二苯甲酮类、苯偶酰衍生物、硫杂蒽酮光引发剂中的至少一种；进一步优选的，可见光引发剂为酰基磷氧化物、酰基膦酸盐、二茂钛、苯偶酰衍生物光引发剂中的至少一种；再进一步优选的，可见光引发剂为苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂、双(1-(2,4-二氟苯基)-3-吡咯基)二茂钛、双2,6-二氟-3-吡咯苯基二茂钛、苯偶酰缩酮类可见光引发剂中的至少一种。优选的，这种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水的B液中，海藻酸盐为海藻酸钠。优选的，这种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水的B液中，富血小板血浆中血小板的浓度为1×108/mL～1×109/mL。优选的，这种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水的B液中，磷酸盐缓冲溶液的组成原料包括磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化钾和水，磷酸盐缓冲溶液的pH为6～8；磷酸盐缓冲溶液各组分的组成为本领域的常见技术，根据需要的pH范围调节各组分的含量即可。这种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水的制备方法，包括以下步骤：1)A液的制备：将甲基丙烯酸化的透明质酸溶于水中，再加入可见光引发剂，在避光条件下混合均匀，得到A液；2)B液的制备：将海藻酸盐溶于磷酸盐缓冲溶液中，再加入富血小板血浆，混合均匀，得到B液；3)生物墨水的制备：在避光条件下，将A液和B液混合，得到可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水。一种生物3D打印的高强度双网络凝胶制备方法，包括以下步骤：1)在双通道生物3D打印机的挤出装置中，一个通道加入上述的高强度双网络生物墨水，另一个通道加入氯化钙溶液；2)通过双通道生物3D打印机进行打印，打印过程中用可见光照射，使打印所得的生物墨水材料固化成型，得到高强度双网络凝胶。优选的，这种生物3D打印的高强度双网络凝胶制备方法的步骤1)中，氯化钙溶液的质量浓度为0.5wt％～4wt％；进一步优选的，氯化钙溶液的质量浓度为1wt％～3wt％。一种生物3D打印的高强度双网络凝胶，是由上述的制备方法制得。这种生物3D打印的高强度双网络凝胶作为组织创面修复剂的应用。本专利技术的有益效果是：本专利技术的生物3D打印墨水材料是一种具有良好生物相容性的水凝胶材料，具有高效保湿性、能够释放大量的生长因子，该墨水材料无皮肤刺激性，具有促进创面愈合的显著功效，可用于组织修复和再生医学领域，在生物医疗和扩展生物3D打印技术在医疗卫生领域的应用范围方面具有很大的应用前景。本专利技术采用生物相容性良好的天然多糖海藻酸钠和生物相容性良好的甲基丙烯酸化的透明质酸为原料，混合富含血小板的血浆成分，采用简便易操作的方法制备一种高强度可用于生物3D打印的生物墨水。该生物3D打印墨水是通过双重固化实现的高强度双网络的水凝胶材料，即可见光固化和离子交换凝胶化。在提高生物墨水强度的同时，避免了传统3D打印常用的紫外光作用下成型，最大程度的保护了打印的生物结构，同时减少了对操作人员的安全威胁，降低了打印成本。该专利技术的生物3D打印墨水含富含血小板的血浆，能够释放大量的生长因子，在组织工程和创面愈合方面具有独特的应用潜力。与现有技术相比，本专利技术的优点具体如下：(1)本专利技术的生物3D打印墨水是一种双网络的高强度水凝胶材料，双网络结构增强了材料的强度，提高了打印保真度和打印稳定性。(2)本专利技术的生物墨水材料是双重固化机制，包括光固化和离子交换凝胶化固化。(3)本专利技术的生物墨水的光固化采用可见光即可固化，避免了传统的紫外光固化对打印结构的影响，大大的保护了打印结构中的活性组分的活本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，其特征在于：是由A液和B液按体积比为1：(0.05～20)混合而成的；A液是由以下质量百分比的原料组成：10％～30％甲基丙烯酸化的透明质酸，0.05％～1％可见光引发剂，余量为水；B液是由以下质量百分比的原料组成：5％～20％海藻酸盐，0.5％～5％富血小板血浆，余量为磷酸盐缓冲溶液。

【技术特征摘要】
1.一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，其特征在于：是由A液和B液按体积比为1：(0.05～20)混合而成的；A液是由以下质量百分比的原料组成：10％～30％甲基丙烯酸化的透明质酸，0.05％～1％可见光引发剂，余量为水；B液是由以下质量百分比的原料组成：5％～20％海藻酸盐，0.5％～5％富血小板血浆，余量为磷酸盐缓冲溶液。2.根据权利要求1所述的一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，其特征在于：A液中，可见光引发剂为酰基磷氧化物、酰基膦酸盐、二茂钛、烷基苯酮、二苯甲酮类、苯偶酰衍生物、硫杂蒽酮光引发剂中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，其特征在于：B液中，海藻酸盐为海藻酸钠。4.根据权利要求1所述的一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，其特征在于：B液中，富血小板血浆中血小板的浓度为1×108/mL～1×109/mL。5.根据权利要求3或4所述的一种可用于生物3D打印的高强度双网络生物墨水，其特征在于：B液中，磷酸盐缓冲溶液的组成原料包括磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化钾和水，磷酸盐缓冲溶液的pH为6～8。6.权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿志杰，刘群峰，裴大婷，张锦，
申请(专利权)人：广东省医疗器械研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44