一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的制备方法，于缓冲液中，将降冰片烯基团修饰的透明质酸、巯基基团修饰的透明质酸和光引发剂光照成型，即得。本发明专利技术所述的HC/HN生物墨水，利用硫醇烯光点击交联方式成型，具有较高的粘弹性且降低了细胞中活性氧的产生，且在悬浮打印方式下可实现较高的打印精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的制备方法


[0001]本专利技术涉及功能新材料
，具体涉及一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水及其制备方法及悬浮打印方法。

技术介绍

[0002]3D生物打印是通过将生物材料、生长因子和细胞等活性物质精准沉积制造出具有精确结构及相关生物学功能产品的一门技术。其中，挤出式3D生物打印是目前最常用的打印技术之一，它将细胞悬浮在生物材料溶液中，通过压缩空气或机械力驱动控制将其层层打印至平台上。挤出式3D生物打印在组织工程领域中应用广泛，然而研发适用于挤出式3D生物打印的生物墨水一直是该领域的关键。具体来说，可用于挤出式3D生物打印的生物墨水材料既要具有优异的可打印性，又要保持良好的生物相容性，以满足载细胞打印的要求。其中，透明质酸作为多糖类生物墨水，因其优异的生物相容性及其糖链上众多的改性位点而被广泛研究。甲基丙烯酸透明质酸(HAMA)是由甲基丙烯酸酐基团接枝到透明质酸糖链上而得到的衍生物，因其可在室温下光照成型、合成方法简便而被广泛采用。
[0003]然而，在实际使用过程中HAMA仍存在着众多挑战。其中之一是其机械性能有限，导致其挤出打印的精度较低。而其打印精度通常情况又与其生物相容性相悖，例如，3％(w/v)的HAMA虽然可以在挤出打印过程中保持较高的精度以及打印结构的稳定，但由此产生的高密度水凝胶网络会对一系列的细胞行为产生负面影响。作为一种新兴的方法，基于挤出式3D生物打印技术改进的悬浮打印技术通过将生物墨水沉积在悬浮浴中，依靠悬浮浴对挤出的低粘度或软材料起到临时的支撑作用，可以在不过度优化其机械性能的情况下实现较高的打印精度，同时保持其良好的生物相容性。除此之外，活性氧的累积以及水凝胶内部非均匀性网络的生成也是HAMA面临的重要挑战。虽然自由基介导的链式聚合可以使得HAMA实现快速交联，但由光和光引发剂产生的自由基毒性会引起细胞内活性氧的累积，并对细胞造成一定程度的损伤。此外，在链转移过程中，氧气能够与自由基反应形成不活泼的过氧自由基，会迟滞甚至终止整个自由基聚合反应。
[0004]近年来，为了避免上述自由基聚合的不足，研究人员致力于开发非自由基型或者能够在有限自由基浓度下交联的反应方式。其中，基于点击化学的硫醇烯光交联方式因其快速温和的反应条件以及反应的的正交性受到广泛关注。与传统的自由基聚合相比，巯基能够快速转移由光和引发剂产生的自由基并快速和烯烃之间发生交联反应，使得整个交联过程不易受到氧抑制。
[0005]因此，本专利技术提供了一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的制备及悬浮打印方法以有效解决上述光引发剂自由基交联HAMA生物墨水的不足。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水及其制备方法。
[0007]本专利技术还要解决的技术问题是提供上述硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的应用。
[0008]为了解决上述第一个技术问题，本专利技术公开了一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的制备方法，于缓冲液中，将降冰片烯基团修饰的透明质酸、巯基基团修饰的透明质酸和光引发剂光照成型。
[0009]其中，所述降冰片烯基团修饰的透明质酸的制备方法包括以下步骤：
[0010](1)将透明质酸钠经氢型阳离子交换树脂交换改性，过滤，调节所得滤液的pH为中性，冷冻干燥，得到透明质酸叔丁铵盐；
[0011](2)所得透明质酸叔丁铵盐在缩合剂作用下与5
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降冰片烯
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羧酸反应，即得降冰片烯基团修饰的透明质酸。
[0012]步骤(1)中，所述氢型阳离子交换树脂为Dowex
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50氢型阳离子交换树脂。
[0013]步骤(1)中，所述氢型阳离子交换树脂在使用前先用水冲洗，再干燥。
[0014]步骤(1)中，将透明质酸钠水溶液加入氢型阳离子交换树脂反应，进行交换改性；所述透明质酸钠水溶液的浓度为0.2％～0.8％g/mL，优选为0.5％g/mL。
[0015]步骤(1)中，所述透明质酸钠与氢型阳离子交换树脂的质量比为1:(1～5)，优选为1:3。
[0016]步骤(1)中，所述pH为通过叔丁基氢氧化铵进行调节。
[0017]步骤(2)中，所述透明质酸叔丁铵盐溶于DMSO中，溶解后，加入缩合剂搅拌5～15min，再5
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降冰片烯
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羧酸缓慢滴加至反应体系中反应20～28h。
[0018]步骤(2)中，所述透明质酸叔丁铵盐、缩合剂和5
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降冰片烯
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羧酸的用量比为1g:(1.20～5.20)g:(0.30～0.70)mL，优选为1g:3.29g:0.52mL。
[0019]其中，所述巯基基团修饰的透明质酸的制备方法为包括以下步骤：
[0020](i)将透明质酸钠活化后与半胱胺盐酸盐反应；
[0021](ii)所得反应液经二硫苏糖醇断裂二硫键，即得巯基基团修饰的透明质酸
[0022]步骤(i)中，所述活化为将透明质酸钠经EDC和NHS活化。
[0023]步骤(i)中，所述透明质酸钠与半胱胺盐酸盐的质量比为1:(0.75～1.65)，优选为1:(0.85～1.55)。
[0024]步骤(i)中，将透明质酸活化后，加入半胱胺盐酸盐，搅拌过夜。
[0025]步骤(ii)中，向所得反应液中加入二硫苏糖醇搅拌1～5h。
[0026]步骤(ii)中，所述二硫苏糖醇的用量为0.1～1.0g/g透明质酸钠，优选为0.1～0.5g/g透明质酸钠，进一步优选为0.3～0.4g/g透明质酸钠。
[0027]其中，所述降冰片烯基团修饰的透明质酸、巯基基团修饰的透明质酸和光引发剂的用量比为2:(1～3):(0.1～1)，优选为2:(1.5～2.5):(0.3～0.7)，进一步优选为2:2:0.5。
[0028]其中，所述缓冲液为PBS缓冲液。
[0029]其中，所述反应体系中，光引发剂的终浓度为0.2％～0.8％g/mL，优选为0.5％g/mL。
[0030]其中，所述硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的制备方法为将降冰片烯基团修饰的透明质酸、巯基基团修饰的透明质酸分别溶于PBS缓冲液中，混合后加入光引发剂，旋超
声至均匀溶液，即得生物墨水前驱液；将所述生物墨水前驱液经移液器加入PDMS模具中光照成型，即得凝胶态生物墨水。
[0031]为了解决上述第二个技术问题，本专利技术公开了一种悬浮打印方法，利用上述方法制备得到的硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水进行悬浮打印。
[0032]其中，所述方法为将所述生物墨水前驱液载入STL模型中，由计算机程序将STL模型切片处理转为3D生物打印机能够识别的G代码，打印完成后采用405nm的可见光光源照射1min进行光交联，即得悬浮打印的模型。
[0033]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫醇烯光点击透明质酸基生物墨水的制备方法，其特征在于，于缓冲液中，将降冰片烯基团修饰的透明质酸、巯基基团修饰的透明质酸和光引发剂光照成型。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述降冰片烯基团修饰的透明质酸的制备方法包括以下步骤：(1)将透明质酸钠经氢型阳离子交换树脂交换改性，过滤，调节所得滤液的pH为中性，冷冻干燥，得到透明质酸叔丁铵盐；(2)所得透明质酸叔丁铵盐在缩合剂作用下与5
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降冰片烯
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羧酸反应，即得降冰片烯基团修饰的透明质酸。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述透明质酸钠与氢型阳离子交换树脂的质量比为1:(1～5)。4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述pH为通过叔丁基氢氧化铵进行调节。5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述透明质酸叔丁铵盐、缩合剂和5
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降...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾忠伟，毛宏理，周可，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：