温敏性壳聚糖水凝胶组合物与包括该组合物的生物墨水组合物制造技术

本公开涉及一种包括壳聚糖、甘油和磷酸基团的壳聚糖水凝胶组合物，其中所述壳聚糖被甘油，磷酸基团或其组合交联。可以对所述壳聚糖水凝胶组合物进行温度控制，以使根据磷酸基团和甘油的含量比，将液态组合物诱导成凝胶态，并且因明胶的浓度影响打印特性和强度等，因此可以用作3D打印墨水。可以用作3D打印墨水。可以用作3D打印墨水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温敏性壳聚糖水凝胶组合物与包括该组合物的生物墨水组合物


[0001]本公开涉及一种温敏性壳聚糖水凝胶组合物与包括该组合物的生物墨水组合物。

技术介绍

[0002]3D生物打印是一种3D打印技术，是将活细胞以所需的结构和样式排列，制作组织或器官的技术。目前皮肤、器官和骨移植大部分是通过捐赠来使用，但以移植为例，很难找到相容的组织或器官，并且即使移植也因自身免疫反应而引起诸多问题。为克服这些问题，在组织工程学和支架领域积极进行着利用具有生物降解性和生物相容性的高分子物质，制作各种人造替代物的研究，例如人工骨、假牙修补、人工血管、人工皮肤、人工器官和生物芯片等。
[0003]另一方面，诸如明胶、壳聚糖、胶原蛋白、透明质酸、海藻酸钠(alginate)等天然衍生高分子易于加工和成型且生物相容性高，并且植入人体时大都由良好的生理活性和细胞粘附性且几乎不产生免疫反应，因此可以用于3D生物打印。但是所述高分子由于其耐热性低而容易发生热变性，并且由于机械物理性质弱而在体内迅速分解，因此具有难以控制分解速度的缺点。

技术实现思路

技术问题
[0004]因此，需要研发一种可以根据交联剂的类型和含量来控制温敏性的天然衍生的高分子。技术方案
[0005]一个方面是提供一种壳聚糖水凝胶组合物，其包括壳聚糖、甘油和磷酸基团，并且所述壳聚糖被甘油、磷酸基团或其组合交联。
[0006]另一个方面是提供一种生物墨水组合物，其包括所述水凝胶组合物。有益效果
[0007]根据一个方面的壳聚糖水凝胶组合物可以通过将磷酸基团和甘油用作交联剂，来维持细胞性质的同时代替在细胞反应中起作用的β
‑
甘油磷酸钠(beta
‑
glycerophosphate)。另外，可以对其进行温度控制，以使根据磷酸基团和甘油的含量比，将液态组合物诱导成凝胶态，并且因明胶的浓度影响打印特性和强度等，因此可以用作3D打印墨水。此外，所述壳聚糖水凝胶组合物可以通过在不同类型的水凝胶之间发挥交联作用而用作流延墨水(casting ink)。附图简单说明
[0008]图1为示出根据一个方面的温敏性壳聚糖水凝胶交联特性的示意性视图。
[0009]图2a为示出在实施例1中制备的壳聚糖水凝胶的图。
[0010]图2b为示出在实施例2中制备的壳聚糖水凝胶的图。
[0011]图2c为示出在实施例3中制备的壳聚糖水凝胶的图。
[0012]图2d为示出在实施例4中制备的壳聚糖水凝胶的图。
[0013]图2e为示出在实施例5中制备的壳聚糖水凝胶的图。
[0014]图2f为示出在实施例6中制备的壳聚糖水凝胶的图。
[0015]图3a为确认分配至在实施例5中制备的壳聚糖水凝胶上的细胞的细胞粘附能力的图。
[0016]图3b为确认在实施例5中制备的壳聚糖水凝胶中培养的细胞的细胞增殖能力的图。
[0017]图4为确认在实施例7中制备的壳聚糖水凝胶的3D生物打印特性的图。
[0018]图5为确认根据一个方面的壳聚糖水凝胶用作流延墨水的可行性的图。最佳模式
[0019]一个方面是提供一种壳聚糖水凝胶组合物，其包括壳聚糖、甘油和磷酸基团，并且所述壳聚糖被甘油、磷酸基团或其组合交联。另一个方面是提供一种生物墨水组合物，其包括所述水凝胶组合物。所述墨水组合物可以是流延墨水组合物。
[0020]在本说明书中，术语“水凝胶(hydrogel)”可以指亲水性高分子通过共价键或非共价键交联而形成的三维网状结构体。其具有一种特性，即由于构成物质的亲水性，其在水溶液中与水性环境下吸收大量的水而溶胀，但因交联结构而不会溶解。因此，可以根据构成成分和制备方法，制备出具有各种形状和性质的水凝胶，并且由于其通常含有大量的水分，因此其可以具有液体和固体之间的中间性质。
[0021]在本说明书中，术语“生物墨水(bioinks)”可以指用于生物打印的水凝胶或水凝胶和细胞的混合物或水凝胶和生物活性物质的混合物。因此，所述生物墨水组合物可以是为了用于生物打印。另外，所述生物墨水组合物可以是水凝胶。更详细地，所述生物墨水组合物可以用于制作组织再生支架、患者定制支架或为研发可替代动物试验的组织和人工器官的材料等。具体地，所述组织再生支架可以通过将细胞或生长因子(growth factor)等和生物材料混合，来制作皮肤、角膜、骨、软骨、血管等。
[0022]在本说明书中，术语“流延墨水(casting ink)”是指包括交联剂的水凝胶墨水，并且其可以在物理性质弱的水凝胶之间发挥交联作用。所述交联剂的种类不受限制，其可以是化学交联剂、天然交联剂等，例如，β
‑
甘油磷酸钠(β
‑
glycerophosphate，β
‑
GP)、葡萄糖
‑1‑
磷酸(Glucose 1
‑
phosphate，G1
‑
P)等。具体地，通过将流延墨水打印在生物墨水之间，不仅起到在打印的过程中生物墨水因流延墨水中所含的交联剂而稳定地凝胶化的作用，而且还起到更加稳定维持打印出的支架等复合结构和形状的作用。
[0023]在本说明书中，术语“壳聚糖(chitosan)”可以指由D
‑
氨基葡萄糖和N
‑
乙酰葡糖胺组成的线性多糖。所述壳聚糖可以用以下结构式1来表示，并且可以用氢氧化钠碱处理蟹、虾和甲壳类动物的外壳而获得，但并不限于此。所述壳聚糖除纯壳聚糖之外，还可以包括壳聚糖衍生物。例如，所述壳聚糖衍生物可以包括邻苯二甲酸化壳聚糖、酯化壳聚糖、酰胺化壳聚糖或甲酰化壳聚糖中的至少一种：
[0024][结构式1][0025][0026]在本说明书中，术语“明胶(gelatin)”可以指通过胶原蛋白的部分水解而获得的蛋白质，胶原蛋白是诸如动物的骨、软骨和皮等结缔组织的主要蛋白质成分。所述明胶除纯明胶之外，还可以包括明胶衍生物。例如，所述明胶衍生物可以包括邻苯二甲酸化明胶、酯化明胶、酰胺化明胶或甲酰化明胶中的至少一种。关于明胶，其种类(来源)不受特别限制，例如，可以使用衍生自哺乳类、鱼类，如牛骨、牛皮、猪骨、猪皮等的各种明胶。另外，所述明胶的分子量可以是40000至100000，40000至80000，或60000至80000。另外，所述胶原蛋白的分子量可以是100000至250000，120000至240000或150000至200000。
[0027]根据一个方面的组合物包括壳聚糖、甘油和磷酸基团，并且所述壳聚糖可以被甘油、磷酸基团或其组合交联。所述壳聚糖可以是第一壳聚糖和第二壳聚糖与甘油、磷酸基团或其组合交联而成的壳聚糖聚合体。所述交联可以是共价键或非共价键。图1为示出根据一个方面的温敏性壳聚糖水凝胶交联特性的示意性视图。在一具体实施方式中，所述第一壳聚糖和第二壳聚糖可以通过甘油形成共价键。在另一具体实施方式中，所述第一壳聚糖和第二壳聚糖可以通过磷酸基团形成非共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种壳聚糖水凝胶组合物，其包括壳聚糖、甘油和磷酸基团，并且所述壳聚糖为第一壳聚糖和第二壳聚糖交联而成。2.根据权利要求1所述的壳聚糖水凝胶组合物，其中，所述第一壳聚糖和第二壳聚糖通过共价键或非共价键交联。3.根据权利要求2所述的壳聚糖水凝胶组合物，其中，所述共价键是第一壳聚糖和第二壳聚糖通过甘油交联而成。4.根据权利要求2所述的壳聚糖水凝胶组合物，其中，所述非共价键是第一壳聚糖和第二壳聚糖通过磷酸基团交联而成。5.根据权利要求1所述的壳聚糖水凝胶组合物，其中，所述甘油和磷酸基团以1:10至10:1的摩尔比例包括在其中。6.根据权利要求1所述的壳聚糖水凝胶组合物，其中，所述组合物在15至60℃进行凝胶化。7.根据权利要求1所述的壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：车美善，金贞婤，
申请(专利权)人：株式会社MEDIFAB，
类型：发明
国别省市：