一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架及其制备方法，通过制备低浓度的聚(N

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架及其制备方法


[0001]本专利技术涉及生物医用材料
，更具体地说涉及一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架及其制备方法。

技术介绍

[0002]半月板损伤是最常见的骨科疾病。临床上，半月板全切除术仍是较大尺寸、不可修复半月板损伤的首选治疗方法；然而，这不可避免地会导致膝关节稳定性紊乱、关节软骨磨损，甚至骨关节炎的形成。为了解决这一问题，人们开发了一系列半月板替代物，但大多数半月板替代物结构为各向同性，无法模拟天然组织的各向异性结构和力学性能。为了恢复整个膝关节的生物力学，必须模仿天然半月板的各向异性特征，以构建具有类似于天然组织承载功能的半月板支架。
[0003]3D打印技术与高强度水凝胶相结合有望实现上述目标，一方面，通过挤出打印高模量水凝胶可构建模仿胶原纤维的半月板骨架，提供较高的环向拉伸模量；另一方面，将柔性的高强度水凝胶浇注到半月板骨架中可模仿蛋白多糖成分，提供较低的轴向压缩模量，进而构建仿天然半月板各向异性特征的半月板支架。<br/>
技术实现思路
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架，其特征在于，按照下述步骤进行：步骤1，设计径向和周向排列纤维的半月板模型，将聚(N
‑
丙烯酰基脲胺)的挤出打印墨水进行3D打印，打印模式为对齐模式和/或交错模式，对齐模式的纤维间距为1
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5mm，交错模式的纤维间距为2
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10mm，再通过紫外光辐照和PBS溶剂交换过程，以构建3D打印PNASC高模量水凝胶半月板骨架，其中：将聚(N
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丙烯酰基脲胺)凝胶进行反复挤压得到凝胶微颗粒体系，并在加热涡旋状态下加入单体N
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丙烯酰基脲胺和引发剂，使其完全均匀分散，以得到聚(N
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丙烯酰基脲胺)的挤出打印墨水，聚(N
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丙烯酰基脲胺)凝胶的浓度为5—10w/v％，单体N
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丙烯酰基脲胺的浓度为10
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30w/v％，引发剂用量为单体N
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丙烯酰基脲胺质量的1
‑
2wt％；溶剂为水和二甲基亚砜的混合物，两者体积比为(0—2)：8；步骤2，使用二苯甲酮对步骤1得到的半月板骨架进行处理，其中处理时间为1—10min，选用的二苯甲酮的甲醇溶液进行处理，二苯甲酮的浓度为5—15％；步骤3，将经步骤2处理的半月板骨架放入半月板形状的模具中并加入含N
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丙烯酰甘氨酰胺和引发剂的水溶液，N
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丙烯酰甘氨酰胺在水溶液中的质量分数为10
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30wt％，通过引发剂引发N
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丙烯酰甘氨酰胺进行聚合，以得到3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶半月板支架。2.根据权利要求1所述的一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架，其特征在于，在步骤1中，对齐模式的纤维间距为1—3mm，交错模式的纤维间距为2—6mm；3D打印的平台温度为4
‑
30℃；将3D打印的半月板模型浸泡在磷酸缓冲溶液(PBS)中，进行溶剂交换，每日更换一次，直至达到溶胀平衡。3.根据权利要求1所述的一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架，其特征在于，在步骤1中，引发剂为光引发剂，如光引发剂1173；聚(N
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丙烯酰基脲胺)凝胶的浓度为7—10w/v％，单体N
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丙烯酰基脲胺的浓度为10
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20w/v％；紫外光辐照时间为30—60min，优选40—60min。4.根据权利要求1所述的一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架，其特征在于，在步骤2中，选用的二苯甲酮的甲醇溶液进行处理，处理时间为3—10min，二苯甲酮的浓度为10—15％。5.根据权利要求1所述的一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强度水凝胶基半月板支架，其特征在于，在步骤3中，引发剂用量为单体N
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丙烯酰甘氨酰胺质量的1
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2wt％，引发剂为光引发剂2
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羟基
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甲基苯基丙酮，在紫外光下进行自由基聚合反应，紫外光照时间为40—60min。6.一种3D打印氢键交联超分子聚合物高强...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文广，徐子扬，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：