一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料及其制备方法，由骨诱导性的磷酸钙做为基体材料，海藻酸钠和甲基丙烯酸酰化明胶分别通过离子交联和光交联的方式形成互穿聚合物网络的交联结构后做为复合材料体系，最终通过同轴打印方式在夹心结构外层负载抗菌性药物，在夹心结构内层负载促骨修复药物，使得支架在植入初期起到抗菌抗炎功效，在植入后期发挥促骨修复的潜能；抗菌性药物为黄连素，促骨修复药物为淫羊藿苷；支架为具有宏观打印大孔以及内部毛细微纳孔结构，具有3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生材料。本发明专利技术起到促进骨组织修复再生并具有特异生物功能的功效。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料及其制备方法
本专利技术属于生物医学材料
，特别是涉及一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料及其制备方法。
技术介绍
骨组织工程研究领域旨在设计出优于自体骨和同种异体骨的材料。总的目标是准备材料，可以植入骨缺损部位，然后由接受者的病人自己的细胞重塑。骨组织工程材料(如金属、陶瓷、高分子或其复合材料)可以应用于各种形式，如薄膜和三维(3D)支架。这些材料通常以支架的形式组装，支架作为细胞附着和矿化基质沉积的支持结构，通过提供力学支撑和适当的环境，促进细胞附着、增殖和分化，暂时发挥细胞外基质(ECM)在组织再生中的作用。根据缺陷部位和患者的健康状况，需要不同的结构和功能材料特性，以确保所选策略的实用性。骨组织工程材料的设计也是由对其功能至关重要的健康骨组织的特性决定的，例如有利于细胞和血管浸润的多孔结构以及骨基质的多尺度组织和层次结构。还必须考虑如何将生物材料引入骨缺损位点(即传递策略)。传统骨支架材料虽然强度高，但是可塑性和表面性能差，而3D打印技术基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：由骨诱导性的磷酸钙做为基体材料，海藻酸钠和甲基丙烯酸酰化明胶分别通过离子交联和光交联的方式形成互穿聚合物网络的交联结构后做为复合材料体系，最终通过同轴打印方式在夹心结构外层负载抗菌性药物，在夹心结构内层负载促骨修复药物；/n抗菌性药物为黄连素，促骨修复药物为淫羊藿苷；/n支架为具有宏观打印大孔以及内部毛细微纳孔结构，具有3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：由骨诱导性的磷酸钙做为基体材料，海藻酸钠和甲基丙烯酸酰化明胶分别通过离子交联和光交联的方式形成互穿聚合物网络的交联结构后做为复合材料体系，最终通过同轴打印方式在夹心结构外层负载抗菌性药物，在夹心结构内层负载促骨修复药物；
抗菌性药物为黄连素，促骨修复药物为淫羊藿苷；
支架为具有宏观打印大孔以及内部毛细微纳孔结构，具有3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生材料。


2.根据权利要求1所述的一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：所述的磷酸钙、海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶和黄连素或淫羊藿苷的质量比例为20-25：2-6：3-10：0.025-0.2或0.04-0.16。


3.根据权利要求1所述的一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：所述的磷酸钙材料为磷酸三钙、羟基磷灰石、磷酸四钙、磷酸二氢钙中一种或多种混合物。


4.根据权利要求1所述的一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料，其特征在于：骨组织工程支架材料具有孔径为200μm-800μm的宏观大孔，且彼此交互贯通。


5.一种3D打印定制程序化特异生物功能促进骨组织修复再生支架材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a)将海藻酸钠溶于去离子水中，配制浓度为20mg/ml-60mg/ml的海藻酸钠溶液；
b)将甲基丙烯酸酰化明胶溶于步骤a)所得的20mg/ml-60mg/ml的海藻酸钠溶液，获得20mg/ml-60mg/ml海藻酸钠和30mg/ml-100mg/ml甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液；
c)在避光条件下，将光引发剂溶于步骤b)所得的20mg/ml-60mg/ml海藻酸钠和30mg/ml-100mg/ml甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液中，光引发剂LAP的加入浓度为2.5mg/ml,直到打印之前均需避光保存；
d)将黄连素溶于二甲基亚砜中制得100mg/ml的黄连素-二甲基亚砜溶液；将所得黄连素-二甲基亚砜溶液滴加到步骤c)所得的含有光引发剂LAP的20mg/ml-60mg/ml海藻酸钠和30mg/ml-100mg/ml甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液中，使二者混合均匀，得到黄连素最终浓度为0.2mg/ml-2mg/ml的混合溶液；
e)将淫羊藿苷溶于二甲基亚砜中制得100mg/ml的淫羊藿苷-二甲基亚砜溶液；将所得淫羊藿苷-二甲基亚砜溶液滴加到步骤c)所得的含有光引发剂LAP的20mg/ml-60mg/ml海藻酸钠和30mg/ml-100mg/ml甲基丙烯酸酰化明胶混合溶液中，使二者混合均匀，得到黄连素最终浓度为0.4mg/ml-1.6mg/ml的混合溶液；
f)将步骤d)和步骤e)所得的混合溶液分别置于50℃-60℃下保温30min-60min，然后分别将磷酸钙粉体缓缓加入保温后的海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶和两种不同药物的混合溶液中，分散均匀，分别制得载黄连素和载淫羊藿苷的打印墨水；载黄连素打印墨水是磷酸钙、海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶、光引发剂LAP、黄连素和去离子水的最终配比为20-25：2-6：3-10：0.25：0.02-0.2︰100的混合浆料；载淫羊藿苷打印墨水是磷酸钙、海藻酸钠、甲基丙烯酸酰化明胶、光引发剂LAP、淫羊藿苷和去离子水的最终配比为20-25：2-6：3-10：0.25：0.04-0.16︰100的混合浆料；
g)配制25mg/m-300mg/ml的氯化钙溶液做为交联剂；...

【专利技术属性】
技术研发人员：周长春，孙桓，桂兴宇，李明欣，王文朝，雷皓远，张勃庆，吴丽娜，宋平，刘雷，郭立坤，王科峰，樊渝江，张兴栋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51