一种3D打印人工皮肤及其制备方法技术

本发明专利技术属于生物医用材料技术领域，尤其涉及一种3D打印人工皮肤及其制备方法，所述皮肤包括：表皮层和真皮层，所述表皮层覆设于所述真皮层的上表面，呈水凝胶状态，具有pH敏感性；所述表皮层的组分包括：第一明胶、单宁酸和铁盐，改善了表皮层的力学性能，具有长效稳定的抗菌和抗炎特性；解决了现有技术中表皮层的抗菌物质爆发性释放对正常细胞造成细胞毒性的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印人工皮肤及其制备方法


[0001]本申请属于生物医用材料
，尤其涉及一种3D打印人工皮肤及其制备方法。

技术介绍

[0002]皮肤是人体最大的器官，是保护内部组织、维持体液平衡、防止病原体入侵的基本屏 障。由烧伤、软组织损伤、疾病导致皮肤坏死等引起的大面积全层皮肤缺损在临床上仍是 尚未解决的重要难题。目前，临床上多采用自体皮肤移植，但容易受供皮来源限制，且伴 随有肥厚性瘢痕或瘢痕疙瘩形成。全层皮肤移植通常不会产生瘢痕，但自体全层皮肤移植 仅适用于2％体表面积的损伤部位。同时，细菌感染是伤口愈合的严重威胁，它会延长愈 合过程，延缓胶原合成，并造成额外的组织损伤。此外，当皮肤的真皮层被破坏时，自然 愈合困难，毛囊无法再生。
[0003]抗菌水凝胶因其能保持伤口湿润环境、防止细菌感染、允许氧气通过、易于去除而不 产生二次损伤而被开发用于创面修复。尽管抗菌药物包括抗生素，银纳米颗粒，抗菌肽和 金属离子可以通过物理或化学方法纳入水凝胶，但化学合成过程可能是低效和耗时，而物 理结合时，往往会在开始爆发性释放，进而对正常细胞造成细胞毒性。
[0004]天然皮肤真皮基质中，胶原束间相互交织形成三维网状结构。现有人工真皮支架制 备多以冷冻干燥为主，结构单一，受限于冻干技术，且结构仿生程度有限。且有人工真皮 支架中没有可以有效作用于皮肤的外泌体。
[0005]外泌体是由活细胞分泌的直径约为30
‑
150nm的小囊泡，具有典型的脂质双分子层结 构，内部含有micro
‑<br/>RNA以及mRNA、DNA、核酸中的至少一种，在细胞与细胞间的物质 和信息传递中起重要作用。与细胞相比，外泌体能在低氧和低营养的条件下保持活性，克 服细胞易凋亡的特点。其次，外泌体极易与受体细胞的细胞膜融合，融合后，micro
‑
RNA 以及mRNA、DNA、核酸等生物活性物质作为物质和信号来源提供给受体细胞，从而促进 细胞再生和修复。
[0006]天然皮肤真皮基质中，胶原束间相互交织形成三维网状结构。现有人工真皮支架制备 多以冷冻干燥为主，结构单一，受限于冻干技术，且结构仿生程度有限。

技术实现思路

[0007]本申请提供了一种3D打印人工皮肤及其制备方法，以解决了现有技术中表皮层的抗菌 物质爆发性释放对正常细胞造成细胞毒性的技术问题。
[0008]第一方面，本申请提供了一种3D打印人工皮肤，所述皮肤包括：表皮层和真皮层，所 述表皮层覆设于所述真皮层的上表面，呈水凝胶状态，具有pH敏感性；所述表皮层的组分 包括：第一明胶、单宁酸和铁盐。
[0009]可选的，所述表皮层通过粘合剂覆设于所述真皮层，所述粘合剂包括硅橡胶、聚二甲 基硅氧烷和聚氨酯中任意一种。
[0010]可选的，以质量分数计，所述第一明胶的质量为所述表皮层的总质量的3.5
‑
6.5％、所 述单宁酸的质量为所述表皮层的总质量的0.1
‑
0.3％；所述铁盐中铁离子的质量为所述表皮 层的总质量的0.05
‑
0.07％。
[0011]可选的，所述真皮层的组分包括：三维多孔结构并负载有外泌体，所述外泌体包括毛 乳头细胞外泌体、脂肪干细胞外泌体和血管内皮细胞外泌体。
[0012]可选的，所述三维多孔结构的组分包括：以质量分数计，所述第二明胶的质量为所述 真皮层的总质量的5
‑
8％；以摩尔浓度计，所述真皮层的组分还包括：丝素，所述丝素在所 述真皮层中的摩尔浓度为0.5
‑
1.5μmol/L。
[0013]可选的，所述第一明胶和所述第二明胶的溶解工艺均包括：将明胶与去离子水或纯净 水接触，以温度为45
‑
55℃加热搅拌1
‑
2h至完全溶解。
[0014]第二方面，本申请提供了一种3D打印人工皮肤的制备方法，所述方法包括下列步骤：
[0015]获取所述表皮层的组分，得到pH敏感性水凝胶；
[0016]将所述pH敏感性水凝胶倒入模具中成型，浸泡后得到表皮层；
[0017]获取所述真皮层的组分，得到真皮层生物墨水；
[0018]将所述真皮层生物墨水进行3D打印，后冷冻干燥，得到真皮层；
[0019]将所述表皮层和所述真皮层叠加粘合，得到人工皮肤。
[0020]可选的，以质量分数计，所述用于浸泡的溶液包括15
‑
30％硫酸铵溶液，所述浸泡的温 度为20
‑
30℃，所述浸泡的时间为12
‑
24h。
[0021]可选的，所述3D打印的参数为：打印温度为35
‑
37℃，打印的移动速度为5
‑
20mm/s， 打印纤维的直径50
‑
200μm，打印纤维的间距为50
‑
200μm，打印气压为5
‑
50kPa，打印厚度 为2000
‑
6000μm。
[0022]本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0023]本申请实施例中以类似细胞外基质的明胶为主要原料，结合单宁酸和铁盐，形成pH敏 感性水凝胶，是一种温度/pH响应的多功能生物活性水凝胶，单宁酸和铁盐形成络合物， 通过大分子链缠绕在一起，当表皮层的有菌时释放单宁酸，可以长效抗菌，无菌时为稳定 的物质，这使表皮层具有长效稳定的抗菌和抗炎特性；解决了现有技术中表皮层的抗菌物 质爆发性释放对正常细胞造成细胞毒性的问题，得到工艺简单、长效、抗菌，加速伤口愈 合，促进毛细血管和毛囊再生的人工皮肤。
附图说明
[0024]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例， 并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言， 在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本申请实施例提供的一种3D打印人工皮肤的制备方法的流程示意图；
[0027]图2为实施例3中不同pH环境下的单宁酸释放曲线；
[0028]图3实施例3和对比例2中有无与铁离子络合的单宁酸在pH5.0环境下释放曲线。
层，结构控制精准；负载的细胞外泌体通过调节蛋白质信号可有效促进毛细血管和毛囊再 生，采用3D打印技术，高度仿生真皮基质中的三维网状结构，同时外泌体促进血管的再 生、皮肤组织的修复，同时可加速皮肤创面的愈合。
[0040]作为一种可选的实施方式，所述三维多孔结构的组分包括：以质量分数计，所述第二明 胶的质量为所述真皮层的总质量的5
‑
8％；以摩尔浓度计，所述真皮层的组分还包括：丝素， 所述丝素在所述真皮层/三维多孔结构中的摩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印人工皮肤，其特征在于，所述皮肤包括：表皮层和真皮层，所述表皮层覆设于所述真皮层的上表面，呈水凝胶状态，具有pH敏感性；所述表皮层的组分包括：第一明胶、单宁酸和铁盐。2.根据权利要求1所述的皮肤，其特征在于，所述表皮层通过粘合剂覆设于所述真皮层，所述粘合剂包括硅橡胶、聚二甲基硅氧烷和聚氨酯中任意一种。3.根据权利要求1所述的皮肤，其特征在于，以质量分数计，所述第一明胶的质量为所述表皮层的总质量的3.5
‑
6.5％、所述单宁酸的质量为所述表皮层的总质量的0.1
‑
0.3％；所述铁盐中铁离子的质量为所述表皮层的总质量的0.05
‑
0.07％。4.根据权利要求1所述的皮肤，其特征在于，所述真皮层的组分包括：三维多孔结构并负载有外泌体，所述外泌体包括毛乳头细胞外泌体、脂肪干细胞外泌体和血管内皮细胞外泌体。5.根据权利要求5所述的皮肤，其特征在于，所述三维多孔结构的组分包括：以质量分数计，所述第二明胶的质量为所述真皮层的总质量的5
‑
8％；以摩尔浓度计，所述真皮层的组分还包括：丝素，所述丝素在所述真皮层中的摩尔浓度为0.5
‑
1.5μmol/L。6.根据权利要求5所述的皮肤，其特征在于，以质量分数计，所述毛乳头细胞外泌体的质量分数为0.2
‑
0.5％，所述脂肪干细胞外泌体的质量分数为0.2
‑
0.5％，所述血管内皮细胞外泌体...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱姗姗，叶红川，杜莹莹，
申请(专利权)人：湖北中部医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：