一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架及其制备方法，该方法结合微流控芯片和3D打印技术，生成连续性的含有聚羟基脂肪酸酯的稳定液流，将液流滴入乙醇收集相中，通过有机溶剂在乙醇水溶液中的扩散、挥发而形成尺寸均一的微纤维支架。本发明专利技术制备的微纤维支架具有层级多孔和仿细胞外基质结构，并且可以通过改变制备条件(微流控芯片内部液流的流速或3D打印机喷嘴的移动速度)实现微纤维直径的精准调节，制备方法简单易行，支架的形状能够通过预先设置的3D模型图案进行调整。本发明专利技术所制备的仿生结构的聚羟基脂肪酸酯支架可有效负载多种活性细胞实现双面异性，以实现复杂皮肤伤口的修复与再生。以实现复杂皮肤伤口的修复与再生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架及其制备方法

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[0001]本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架及其制备方法。

技术介绍
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[0002]皮肤伤口的愈合是一个常见但具有挑战性的临床问题，给全球医疗保健系统造成了巨大的负担。传统的伤口敷料只是覆盖伤口表面、吸收渗液，对伤口提供的保护有限。值得注意的是，具有模拟细胞外基质(ECM)结构的组织工程支架已在伤口愈合应用中得到广泛研究。然而，现有的组织工程支架普遍结构简单，力学性能不足。例如，大多数报道的静电纺丝组织皮肤支架具有无序的纤维结构，其机械强度仅达到50～100kPa。此外，这些组织工程支架通常随着强度的增加而丧失部分生物活性，这可能会导致组织过敏和炎症等不良反应。因此，开发一种兼具高机械强度和生物活性的组织工程支架材料用于伤口愈合是非常必要的。
[0003]微流控技术是制备均匀、连续的可控微纤维的有效工具，特别是与3D打印技术结合，为高度有序的定制化3D结构纤维纺织品提供了更有效的选择。此外，聚(3
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羟基丁酸酯
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羟基丁酸酯)由于其天然的生物相容性、灵活的机械性能和降解性能而在组织工程中受到越来越多的关注。更重要的是，它的降解产物3
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羟基丁酸是人体的基本代谢能量物质之一，能够为细胞生长和组织再生提供基本营养物质。然而，很少有基于聚羟基脂肪酸酯材料的微流控3D打印组织工程支架应用于伤口愈合的报道。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架及其制备方法，以制备兼具高机械强度和生物活性的组织工程支架材料；
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1、搭建单通道微流控芯片，以聚羟基脂肪酸酯与有机溶剂的混合溶液作为内部液体，以乙醇水溶液作为收集相，聚羟基脂肪酸酯与有机溶剂的混合溶液可在乙醇水溶液中扩散、挥发而形成尺寸均一的微纤维；
[0008]S2、将S1中搭建的微流控芯片固定在3D打印机的喷嘴上，预先设置3D模型图案并启动3D打印机，在喷嘴的定向移动下形成具有层级多孔和仿细胞外基质结构的微纤维支架；
[0009]S3、将S2制备的微纤维支架进行灭菌处理，与活性细胞进行共培养，形成负载活性细胞的双面异性仿生皮肤支架。
[0010]进一步的，S1中，所述聚羟基脂肪酸酯为聚(3
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羟基丁酸酯
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羟基丁酸酯)，聚(3
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羟基丁酸酯
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羟基丁酸酯)在混合溶液中的浓度为0.1～0.4mg/mL；所述有机溶剂由二氯甲烷和N,N
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二甲基甲酰胺组成；二氯甲烷和N,N
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二甲基甲酰胺的体积比为3:7～7:3。
[0011]进一步的，S1中，所述收集相中，乙醇浓度为75～90vol％，可通过改变乙醇浓度来调节微纤维固化成型的时间。
[0012]进一步的，S1中，微流控芯片的毛细管管径为200～300μm，可通过改变毛细管管径来调节微纤维的直径。
[0013]进一步的，S2中，控制微流控芯片内部液体流速为1～5mL/h，3D打印机喷嘴的移动速度为3～10mm/s，可通过改变液体流速和喷嘴移速而调节微纤维支架的大小。
[0014]进一步的，S2中，所述3D模型图案可依据皮肤伤口形状设计，具体为圆形、方形、蜘蛛网形、三角形或不规则形状。
[0015]进一步的，S3中，所述活性细胞为成纤维细胞、脐静脉内皮细胞、骨髓间充质干细胞中的一种或多种。
[0016]进一步的，S3中，所述微纤维支架的灭菌方式为环氧乙烷灭菌、紫外线辐射灭菌或乙醇浸泡灭菌中的一种或多种。
[0017]进一步的，S3中，微纤维支架灭菌处理后，与活性细胞进行共培养24～72h，形成负载活性细胞的双面异性仿生皮肤支架。
[0018]本专利技术还提供一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架，采用以上所述的制备方法制备得到。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]1)相比于传统融熔挤出3D打印技术，本专利技术提供了一种简便的微流控3D打印制备仿生支架的方法，通过有机溶剂在乙醇水溶液中的扩散、挥发，形成纤维之间彼此粘连紧密的网状立体结构，反应条件要求低，无需高温或高压，制备工艺绿色、易行；
[0021]2)本专利技术制备的微纤维支架具有层级多孔和仿细胞外基质结构，通过改变制备条件和软件设置，可以轻松实现支架形状、大小的调整；
[0022]3)本专利技术制备的微纤维支架采用聚羟基脂肪酸酯材料，具有优异的机械性能和生物相容性，可有效促进活性细胞的粘附与增殖。
附图说明：
[0023]图1是本专利技术微流控3D打印的微纤维支架的制备工艺示意图；
[0024]图2是微流控芯片内部液体流速与微纤维直径之间的关系曲线图；
[0025]图3是实施例1制备的微纤维和支架的光镜图和电镜图，其中图a分别是微纤维的光镜图、大体电镜图和截面电镜图，图b分别是层级多孔结构支架的光镜图、大体电镜图和放大电镜图；
[0026]图4是依据皮肤伤口形状定制的不同形状支架的光镜图；
[0027]图5是实施例1制备的微纤维支架的柔韧性表征图；
[0028]图6是实施例1制备的微纤维支架与活性细胞共培养的荧光染色图，其中图a是活性细胞在没有支架的情况下增殖的荧光染色图，图b是活性细胞在支架表面发生粘附、增殖的荧光染色图；
[0029]图7是实施例1制备的微纤维支架与活性细胞共培养的细胞活力图。
具体实施方式：
[0030]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术提供一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架的制备方法，包括以下步骤：
[0032]S1、搭建单通道微流控芯片，微流控芯片的毛细管管径为200～300μm；以聚羟基脂肪酸酯与有机溶剂的混合溶液作为内部液体，以乙醇水溶液作为收集相，聚羟基脂肪酸酯与有机溶剂的混合溶液可在乙醇水溶液中扩散、挥发而形成尺寸均一的微纤维，通过改变毛细玻璃管尖端管径，所述微纤维的直径可调；所述聚羟基脂肪酸酯为聚(3
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羟基丁酸酯
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羟基丁酸酯)，聚(3
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羟基丁酸酯
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羟基丁酸酯)在混合溶液中的浓度为0.1～0.4mg/mL；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、搭建单通道微流控芯片，以聚羟基脂肪酸酯与有机溶剂的混合溶液作为内部液体，以乙醇水溶液作为收集相，聚羟基脂肪酸酯与有机溶剂的混合溶液可在乙醇水溶液中扩散、挥发而形成尺寸均一的微纤维；S2、将S1中搭建的微流控芯片固定在3D打印机的喷嘴上，预先设置3D模型图案并启动3D打印机，在喷嘴的定向移动下形成具有层级多孔和仿细胞外基质结构的微纤维支架；S3、将S2制备的微纤维支架进行灭菌处理，与活性细胞进行共培养，形成负载活性细胞的双面异性仿生皮肤支架。2.根据权利要求1所述的基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架的制备方法，其特征在于，S1中，所述聚羟基脂肪酸酯为聚(3
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羟基丁酸酯
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羟基丁酸酯)，聚(3
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羟基丁酸酯
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羟基丁酸酯)在混合溶液中的浓度为0.1～0.4mg/mL；所述有机溶剂由二氯甲烷和N,N
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二甲基甲酰胺组成，二氯甲烷和N,N
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二甲基甲酰胺的体积比为3:7～7:3。3.根据权利要求1所述的基于聚羟基脂肪酸酯的微流控3D打印仿生皮肤支架的制备方法，其特征在于，S1中，所述收集相中，乙醇浓度为75～90vol％，可通过改变乙醇浓度来调节微纤维固化成型的时间。4.根据权利要求1所述的基于聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵远锦，过文泰，王小成，王月桐，商珞然，
申请(专利权)人：国科温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：