【技术实现步骤摘要】
硬材料与细胞一体化三维生物打印方法、骨修复功能模块和骨类器官的制备方法与应用
[0001]本专利技术涉及骨科内植物与高强度生物医用材料、先进制造和智能制造
，具体而言，涉及硬材料与细胞一体化三维生物打印方法、骨修复功能模块和骨类器官的制备方法与应用。
技术介绍
[0002]因创伤、炎症、肿瘤切除等原因造成每年有大量人群发生骨缺损，但人体自身无法再生修复大段临界骨缺损，大多数情况下需要外部手术干预来恢复正常。目前临床上的常用的骨移植物材料有以下几种：自体骨，即材料取之于病人本人身体，是最理想的修复物，却存在二次伤害，多术区及供区并发症、来源不足等问题；异体骨，多来自尸体捐献或是动物，存在免疫反应、潜在感染风险及医学伦理等问题。因此，开发适合替换或修复骨缺损的新型骨移植材料及相应的制备工艺具有重要意义。
[0003]人体正常的骨组织存在两种不同结构：松质骨和皮质骨，松质骨为多孔结构，具有45％～90％的孔隙率；皮质骨则更为致密，分布在骨干和骨组织表面，孔隙率5％－20％。但是，无论松质骨还是皮质骨，为了促进骨组织的...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硬材料与细胞一体化三维打印方法，其特征在于，包括高强度生物医用材料与细胞一体化同步三维打印制备类骨硬组织模块的方法；所述高强度生物医用材料是指压缩强度在2MPa及以上的硬材料；所述高强度生物医用材料以硬材料束的形式进行打印，所述细胞以细胞束的形式进行打印；所述一体化三维打印方法包括，利用多喷头交替打印硬材料束和细胞束，使硬材料束和细胞束平行排列成层，再逐层打印成具有孔道的立体结构，层间硬材料束和细胞束打印方向相互垂直，得到类骨硬组织模块；所述多喷头包括至少两个喷头，即材料打印喷头和细胞打印喷头；所述细胞包括营造成骨微环境的细胞。2.根据权利要求1所述的一体化三维打印方法，其特征在于，所述营造成骨微环境的细胞包括与骨组织形成有关的细胞；优选地，所述营造成骨微环境的细胞包括骨髓基质细胞、骨祖细胞、前成骨细胞、成骨细胞、骨衬细胞、骨细胞或破骨细胞中至少一种细胞或两种以上细胞组合；优选地，所述营造成骨微环境的细胞为骨髓基质细胞或者骨细胞或者两者的组合；优选地，所述骨细胞为Wnt信号激活骨细胞，用于营造成骨微环境，促进骨髓基质细胞的增殖、成骨分化以及生物矿化，促进破骨细胞的分化，促进骨的再生修复；优选地，所述Wnt信号激活的方法，包括生物医用材料、小分子药物、蛋白质、多肽中的一种或两种及以上成分激活经典Wnt/β－catenin信号；优选地，所述Wnt信号激活骨细胞与骨髓基质细胞数量比为1：(2～8)；优选地，所述Wnt信号激活骨细胞与骨髓基质细胞的数量比为1：4；优选地，所述骨细胞过表达至少一种成骨生物微环境因子；优选地，所述成骨生物微环境因子包括Notch配体Delta－like4。3.根据权利要求1所述的一体化三维打印方法，其特征在于，所述硬材料束的打印方法包括，高强度生物医用材料依次经熔融和螺杆挤出得到硬材料束；和/或所述细胞束的打印方法包括，包裹细胞的水凝胶或生物墨水经气压驱动挤出得到细胞束；优选地，所述硬材料熔融温度为30～200℃，所述硬材料束打印温度为30～200℃；优选地，所述细胞束的打印温度为4～37℃；优选地，所述三维打印的打印速度为2～10mm/s。4.权利要求1～3任一项所述打印方法得到的类骨硬组织模块，其特征在于，所述类骨硬组织模块包括力学支架用的材料单元、成骨功能用的细胞单元和孔道；所述材料单元与细胞单元在类骨硬组织模块中的体积比为1：0.5～2，所述类骨硬组织模块的孔隙率为20％～80％；优选地，所述孔道包括通孔、埋孔或盲孔中的一种或两种以上组合；优选地，所述孔道的打印方法包括，相邻的硬材料束和细胞束分隔形成，或者，打印孔道形成材料，打印完成后，去除孔道形成材料、形成孔道；优选地，所述孔道形成材料包括牺牲材料；优选地，所述牺牲材料包括F127。5.根据权利要求4所述的类骨硬组织模块，其特征在于，所述材料单元包括含有羟基磷
灰石的复合高分子；优选地，所述羟基磷灰石的颗粒尺寸为纳米级；优选地，所述复合高分子采用的高分子材料包括聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂小林，马宇飞，李军，李贤，汤柱容，谢正松，陈杰，王晓芳，刘光亮，王彭涛，王波，罗义胜，刘洋汐，龚伟民，李墨林，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：
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