一种3D打印生物墨水及其制备与应用制造技术

本发明专利技术属于3D生物打印技术领域，具体涉及一种3D打印生物墨水及其制备与应用。所述生物墨水包括海藻酸钠溶液、透明质酸

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印生物墨水及其制备与应用

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[0001]本专利技术属于3D生物打印
，具体涉及一种3D打印生物墨水及其制备与应用。

技术介绍
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[0002]3D打印(3DP)，即快速成型技术的一种，又称增材制造，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工(AEC)、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。如今，3D打印作为具有代表性的前沿技术之一，其应用价值已经获得了诸多业内人士的认可。在医疗领域，3D打印已经在逐步渗透于手术模型预演、康复医疗器械制造等多个细分应用场景。在3D打印前沿技术的推动下，传统医疗行业的服务模式正加快转变，智能化、高效化、专业化医疗服务模式也加快养成。
[0003]生物墨水，是可用于3D打印机的墨水，以活细胞、细胞外基质、生物因子及其他生物材料为原料，制造有生命或无生命的生物学产品的技术。
[0004]目前大部分的生物墨水均具有良好的机械性以及生物相容性，但面对体外3D细胞模型培养，如何构建复杂的细胞外基质成为了亟待解决的问题之一，目前很多学者将一些细胞生长因子加入生物墨水，但是细胞因子的稳定性差，无法长期存在于生物墨水，所以，很多体外3D细胞模型的培养不尽如人意。

技术实现思路
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[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术改良了生物墨水的韧性，构建透明质酸
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蛋白
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壳聚糖基质，同时加入纤连蛋白、层粘连蛋白、弹性蛋白，这些蛋白不仅可以稳定地存在于生物墨水中，还可以促进体外细胞的生长，透明质酸
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蛋白
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壳聚糖基质还可以延缓蛋白降解，为长期体外培养的细胞营造了一个更适的基质环境。
[0006]本专利技术提供的技术方案之一，是一种3D打印生物墨水的制备方法，具体如下：
[0007]Step1、制备海藻酸钠溶液；
[0008]Step2、制备透明质酸
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蛋白
‑
壳聚糖体系：将透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白I和纤维连接蛋白溶解于去离子水中；
[0009]Step3、制备细胞膜包裹体系：使用目的细胞的细胞膜，与层粘连蛋白、弹性蛋白以及磷酸鞘氨醇溶解、混合，进行包裹；
[0010]Step4、将海藻酸钠溶液、透明质酸
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蛋白
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壳聚糖体系以及细胞膜包裹体系混合，制得生物墨水。
[0011]进一步地，Step1中将海藻酸钠粉末溶解于去离子水中制备浓度为16％
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18％(m/v)的海藻酸钠溶液；
[0012]更近一步地，Step1中海藻酸钠溶液高压蒸汽灭菌，4℃保存；
[0013]进一步地，Step2中透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白I和纤维连接蛋白的重量比为3.8
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4.2：2.2
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2.6：0.8
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1.2：0.8
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1.2；
[0014]进一步地，Step2中透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白I和纤维连接蛋白的总质量与水的比值为180
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220：4.8
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5.2(mg：ml)；
[0015]更近一步地，Step2中透明质酸
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蛋白
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壳聚糖体系在4℃下制备；
[0016]进一步地，Step3中先使用膜蛋白细胞组分提取试剂盒提取目的细胞的细胞膜；
[0017]进一步地，Step3中使用的细胞膜也可通过商业途径进行购买；
[0018]进一步地，Step3中所述目的细胞为打印的目的细胞，比如，打印的目的细胞是HSF细胞，则提取HSF细胞的细胞膜；
[0019]进一步地，Step3中细胞的细胞膜，层粘连蛋白，弹性蛋白以及磷酸鞘氨醇的重量比为4.5
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5：1
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1.2：1
‑
1.2：1
‑
1.2；
[0020]进一步地，Step3中细胞的细胞膜，层粘连蛋白、弹性蛋白以及磷酸鞘氨醇的总质量与水的比值为38
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45：1.8
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2.2(mg：ml)；
[0021]进一步地，Step3中通过脂质体挤出器制备细胞膜包裹体系：将目的细胞的细胞膜，与层粘连蛋白、弹性蛋白以及磷酸鞘氨醇、水混合后装入脂质体挤出器，分别通过不同粒径的脂质体挤出器，收集最终的脂质体溶液；
[0022]更进一步地，Step3中脂质体挤出器分别装有装入0.8μm、0.4μm、0.2μm的PC膜，以此梯度去除细胞膜体系里的杂质；
[0023]进一步地，Step4中海藻酸钠溶液、透明质酸
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蛋白
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壳聚糖体系以及细胞膜包裹体系的体积比为4.8
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5：4.8
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5：1.8
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2.2；
[0024]进一步地，Step4中海藻酸钠溶液、透明质酸
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蛋白
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壳聚糖体系以及细胞膜包裹体系的体积比为5:5:2；
[0025]进一步地，海藻酸钠溶液、透明质酸
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蛋白
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壳聚糖体系以及细胞膜包裹体系混合后，采用HEPES缓冲液调节体系的pH为7.2
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7.4；
[0026]进一步地，配置4.7
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5.2％CaCl2(m/v)溶液，作为生物墨水的偶联剂。
[0027]本专利技术提供的技术方案之二，是由技术方案一所述方法制备的生物墨水。
[0028]本专利技术提供的技术方案之三，是技术方案二所述生物墨水的应用，具体地，是在3D打印中的应用，特别是在皮肤组织打印中的应用；
[0029]进一步地，采用上述生物墨水打印皮肤组织的方法如下：
[0030]将皮肤细胞培养1
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3代后混合于生物墨水，利用生物打印机进行打印，根据后续需求，控制皮肤细胞真皮层与表皮层的厚度，例如将真皮层打印8层，表皮层打印4层，再对打印组织进行培养。生物墨水的特性以及培养条件的控制能够使打印的皮肤组织呈现分化趋势，表皮层角质化，可以用作后续的药物以及化妆品的研究，打破了以往使用动物模型的固有思维，为大量的实验研究奠定了基础。
[0031]有益效果：
[0032]1、透明质酸
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蛋白
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壳聚糖基质的多孔结构利于蛋白的缓释，并且大大延缓了蛋白的降解速度，为3D细胞的长期培养创造了有利条件。
[0033]2、本专利技术改良了生物墨水的制备工艺，使得生物墨水韧性更强，打印结构可以维持8
‑
12周，而市面上的生物墨水普遍只能维持1
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6周，这就为后续的化妆品毒性检测试验以
及皮肤创面修复等研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印生物墨水的制备方法，其特征在于，步骤如下：Step1、制备海藻酸钠溶液；Step2、制备透明质酸
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蛋白
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壳聚糖体系：将透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白I和纤维连接蛋白溶解于去离子水中；Step3、制备细胞膜包裹体系：使用目的细胞的细胞膜，与层粘连蛋白、弹性蛋白以及磷酸鞘氨醇溶解、混合，进行包裹；Step4、将海藻酸钠溶液、透明质酸
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蛋白
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壳聚糖体系以及细胞膜包裹体系混合，制得生物墨水。2.如权利要求1所述的一种3D打印生物墨水的制备方法，其特征在于，Step1中将海藻酸钠粉末溶解于去离子水中制备浓度为16％
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18％的海藻酸钠溶液。3.如权利要求1所述的一种3D打印生物墨水的制备方法，其特征在于，Step2中透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白I和纤维连接蛋白的重量比为3.8
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4.2：2.2
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2.6：0.8
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1.2：0.8
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1.2；Step2中透明质酸、壳聚糖、胶原蛋白I和纤维连接蛋白的总质量与水的比值为180
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220：4.8
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5.2。4.如权利要求1所述的一种3D打印生物墨水的制备方法，其特征在于，Step3中先使用膜蛋白细胞组分提取试剂盒提取目的细胞的细胞膜，或者通过商业途径购买目的细胞的细胞膜。5.如权利要求1所述的一种3D打印生物墨水的制备方法，其特征在于，Step3中细胞细胞膜，层粘连蛋白、弹性蛋...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱才彬，
申请(专利权)人：上海澄穆生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：