多孔生物打印墨水及其制备方法和体表组织及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种仿生多孔生物墨水及其制备方法和体表组织及其制备方法，仿生多孔生物墨水的制备方法包括以下具体步骤：对软骨组织进行预处理，获得软骨组织的质量百分数为5

【技术实现步骤摘要】
多孔生物打印墨水及其制备方法和体表组织及其制备方法


[0001]本专利技术涉及三维生物打印及组织器官修复重建
，具体涉及一种多孔生物打印墨水及其制备方法和体表组织及其制备方法。

技术介绍

[0002]因先天性小耳畸形、外伤等原因造成的耳廓缺损或缺失临床常见。耳廓是人体面部的主要特征之一，其缺损或缺失会严重影响患者的美观和心理健康。目前，最有效的治疗方法是基于自体肋软骨雕刻和人工假体的耳廓重建术，但是前者会对供区造成严重的手术创伤且耳廓形态难以精确控制，而后者易引发异物排斥反应且无生物学功能。因此，目前迫切需要一种形态良好且具有正常生物学功能的耳廓替代物。
[0003]组织工程与再生医学技术的迅速发展为耳廓再造带来了新的策略。目前基于软骨组织工程技术已经利用聚羟基乙酸/聚乳酸(PGA/PLA)和软骨细胞成功实现了组织工程耳廓的首个国际临床突破。但是，耳廓重建术后患者出现不同程度的炎症和变形，严重阻碍了其临床应用。这主要是由于(1) 残留的PGA/PLA聚合物支架易引发无菌性炎症反应，影响了细胞外基质 (ECM)的分泌；(2)常规的细胞接种技术难以实现软骨细胞的均匀分布，影响了ECM的均匀性；(3)不均质的ECM影响了整体的生物稳定性，进而导致变形。
[0004]近年来，天然水凝胶类支架，如明胶、胶原、海藻酸钠、透明质酸等材料，结合三维生物打印技术可以实现细胞和材料的定向空间分布，在组织和器官的仿生构建中发挥了显著的应用优势。因此，水凝胶与生物打印技术的结合可能是解决上述问题的关键突破口。然而，目前用于构建耳廓等效物的常用水凝胶存在以下缺陷：(1)传统水凝胶的单一成分难以精确模拟软骨特有的微环境；(2)固化水凝胶的致密质地阻碍营养物质的交换并影响内部软骨组织的形成；(3)水凝胶的机械稳定性不足以维持精确的三维形态。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种多孔生物打印墨水及其制备方法和体表组织及其制备方法，旨在解决现有技术中的问题。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0007]一种仿生多孔生物墨水的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
[0008]S1：对软骨组织进行预处理，获得软骨组织的质量百分数为5
‑
10％的组织溶液；
[0009]S2：在上述组织溶液中加入适量的辅助剂并混匀，获得辅助剂质量百分数为5
‑
10％的水凝胶溶液；
[0010]S3：在上述水凝胶溶液中加入适量的造孔剂并混匀，获得造孔剂质量百分数为0.1
‑
5％的生物墨水。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术制备工艺简单，其所提供的生物墨水具有以下优势：生物相容性好、免疫原性低、体内炎症反应轻；能仿生模拟软骨特异性的微环境；具备快速的光固化性能和流变性能，利于生物打印成型；具备互通的微孔结构利于细胞行为；生物力
学强度好，利于三维形态的维持；降解速率适中，与软骨再生速率相匹配。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述S1包括以下具体步骤：
[0014]S11：软骨组织经液氮冷却后由粉碎机粉碎成软骨粉末，并依次经脱细胞处理和酶消化处理后制成软骨脱细胞基质；
[0015]S12：称取适量的软骨脱细胞基质溶于适量的去离子水中配制成质量百分数比为0.1～10％的软骨脱细胞基质水溶液，然后在冰浴条件下以0.1～1 mL/min的速度加入甲基丙烯酸酐并混匀，获得甲基丙烯酸酐质量百分数为 0.1～1％的混合溶液；
[0016]加入浓度为1～10mol/L的氢氧化钠使得上述混合溶液维持pH值在8～10 之间，并于4℃避光条件下持续搅拌反应8
‑
12小时；
[0017]反应结束后，用浓度为1～10mol/L的盐酸中和至pH为7，然后将中和后的溶液装在透析袋内在蒸馏水中充分透析后7天以上后冷冻干燥，获得粉末；
[0018]将上述粉末与完全培养基混合获得质量百分数为5
‑
10％的组织溶液，有利于保持细胞的活性。
[0019]采用上述进一步方案的有益效果是软骨组织致密，将软骨组织彻底粉碎后再行脱细胞和酶消化处理，可以彻底脱干净细胞，去除免疫原性；经甲基丙烯酸酐修饰后的软骨脱细胞基质具有快速的光固化性能，具备可打印性；软骨脱细胞基质作为天然可降解材料，生物相容性好，免疫原性低，更重要的是，其含有的软骨基质成分可以提供软骨再生微环境，促进软骨细胞基质分泌和软骨形成。
[0020]进一步，所述S1中的软骨组织为耳软骨、关节软骨、肋软骨、肩胛软骨及半月板中的一种或多种。
[0021]采用上述进一步方案的有益效果是获取方便，有利于仿生再造体表组织的制备。
[0022]进一步，所述S2中的辅助剂为甲基丙烯酸明胶、甲基丙烯酸透明质酸、甲基丙烯酸海藻酸钠、甲基丙烯酸丝素蛋白、甲基丙烯酸壳聚糖、甲基丙烯酸硫酸软骨素及甲基丙烯酸弹性蛋白中的一种或多种。
[0023]采用上述进一步方案的有益效果是单一的软骨脱细胞基质水凝胶成型稳定性较差，辅以甲基丙烯酸明胶等平衡可打印性和物理特性以保证结构稳定性，同时还可以补充脱细胞过程中损失的部分胶原成分。
[0024]进一步，所述S2中的造孔剂为聚环氧乙烷、明胶、胶原、透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖、甲壳素、丝素蛋白及普郎尼克中的一种或多种。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是固化后的水凝胶致密质地，添加聚环氧乙烷等形成微孔结构可以实现无阻碍的营养物质交换，进而促进细胞的行为活动。
[0026]本专利技术还提供一种采用如上所述的制备方法制备的仿生多孔生物墨水。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是本专利技术所制备的生物墨水具有以下优势：生物相容性好、免疫原性低、体内炎症反应轻；能仿生模拟软骨特异性的微环境；具备快速的光固化性能和流变性能，利于生物打印成型；具备互通的微孔结构利于细胞行为；生物力学强度好，利于三维形态的维持；降解速率适中，与软骨再生速率相匹配。
[0028]本专利技术还提供一种体表组织的制备方法，包括以下具体步骤：
[0029]步骤一：将适量的种子细胞与如上所述的仿生多孔生物墨水混匀，获得所述种子
细胞浓度为(1～60)
×
106个/mL的生物墨水混合溶液；
[0030]步骤二：构建人体体表组织形态的三维数字模型；
[0031]步骤三：3D生物打印机基于上述三维数字模型交替排列上述生物墨水混合溶液和强度增强剂，以构建人体体表组织。
[0032]采用上述进一步方案的有益效果是水凝胶的力学性能较差，交替排列生物墨水混合溶液和强度增强剂可以提供更强的生物力学支撑，进而保证复杂精细三维结构的形态保真度；整合3D生物打印技术，可实现细胞和材料的精准空间分布，既解决了形态控制的问题，又保证了细胞和材料的定向分布，同时还可以添加各类生物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生多孔生物墨水的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1：对软骨组织进行预处理，获得软骨组织的质量百分数为5
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10％的组织溶液；S2：在上述组织溶液中加入适量的辅助剂并混匀，获得辅助剂质量百分数为5
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10％的水凝胶溶液；S3：在上述水凝胶溶液中加入适量的造孔剂并混匀，获得造孔剂质量百分数为0.1
‑
5％的生物墨水。2.根据权利要求1所述的仿生多孔生物墨水的制备方法，其特征在于，所述S1包括以下具体步骤：S11：软骨组织经液氮冷却后由粉碎机粉碎成软骨粉末，并依次经脱细胞处理和酶消化处理后制成软骨脱细胞基质；S12：称取适量的软骨脱细胞基质溶于适量的去离子水中配制成质量百分数为0.1～10％的软骨脱细胞基质水溶液，然后在冰浴条件下以0.1～1mL/min的速度加入甲基丙烯酸酐并混匀，获得甲基丙烯酸酐质量百分数为0.1～1％的混合溶液；加入浓度为1～10mol/L的氢氧化钠，使得上述混合溶液维持pH值在8～10之间，并于4℃避光条件下持续搅拌反应8
‑
12小时；反应结束后，用浓度为1～10mol/L的盐酸中和至pH为7，然后将中和后的溶液装在透析袋内在蒸馏水中充分透析后7天以上后冷冻干燥，获得粉末；将上述粉末与完全培养基混合获得质量百分数为5
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10％的组织溶液。3.根据权利要求1所述的仿生多孔生物墨水的制备方法，其特征在于：所述S1中的软骨组织为耳软骨、关节软骨、肋软骨、肩胛软骨及半...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋海越，刘霞，贾立涛，周广东，华宇杰，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：