水溶性体系的合成高分子生物墨水及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种水溶性体系的合成高分子生物墨水，包括相互混合的分散质与分散剂，所述分散剂为水，分散质包括高分子微球、交联剂和紫外光引发剂，所述高分子微球的材料为两端具有双键修饰的合成高分子材料。所述水溶性体系的合成高分子生物墨水可以在水溶性体系进行3D生物打印。本发明专利技术还提供了一种水溶性体系的合成高分子生物墨水的制备方法，流程简单、成本低、便于工业化生产。本发明专利技术还提供一种水溶性体系的合成高分子生物墨水的应用，将水溶性体系的合成高分子生物墨水在水溶性体系中进行3D生物打印、固型，得到结构稳定、成型良好的3D打印支架，且还可以在水溶性体系的合成高分子生物墨水中添加细胞液，打印得到含细胞的3D打印支架。3D打印支架。3D打印支架。

【技术实现步骤摘要】
水溶性体系的合成高分子生物墨水及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物材料
，具体涉及一种水溶性体系的合成高分子生物墨水及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]3D生物打印一般指3D生物打印技术，3D生物打印以计算机三维模型为“图纸”，装配特制“生物墨水”，最终制造出人造器官和生物医学产品的新科技手段，因具有高精度、高效率、个性化制造等特点，3D生物打印在生物医药领域已引起人们足够重视，具有非常广泛的应用前景。
[0003]因合成高分子材包括聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)和聚乳酸乙醇酸共聚物(PLGA)生理毒性小且具有生物降解性和良好的生物相容性，以合成高分子材料为基础的生物墨水具有优异的印刷性能和机械性能，已广泛应用于组织工程研究中。
[0004]传统的合成高分子材料用于3D生物打印采用的是高温熔融打印或者溶剂法打印，高温熔融打印采用高温加热使高分子材料溶解并通过降温实现成型，溶剂法打印采用有机溶剂将高分子材料溶解并通过冷冻实现成型，上述两种制备方式都不温和，无法实现载细胞3D生物打印。高温熔融打印需要经过长时间加热过程，易使材料降解且不可控，打印得到的支架线条表面致密且易坍塌、孔隙率低，支架成型差。溶剂法打印需要使用有机溶剂，打印得到的支架内部易存在有机溶剂残留且打印得到的支架易坍塌、支架成型差。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的第一目的在于提供一种水溶性体系的合成高分子生物墨水，该水溶性体系的合成高分子生物墨水具有生物相容性好，可在水溶性体系进行打印的优点。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种水溶性体系的合成高分子生物墨水的制备方法，该制备方法流程简单、成本低、便于工业化生产。
[0007]本专利技术的第三目的在于提供一种水溶性体系的合成高分子生物墨水的应用，将该水溶性体系的合成高分子生物墨水进行3D生物打印，得到结构稳定、成型良好的3D打印支架，且可在所述水溶性体系的合成高分子生物墨水添加有细胞液，打印得到含细胞的3D打印支架。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0009]一种水溶性体系的合成高分子生物墨水，包括相互混合的分散质与分散剂，所述分散剂为水，所述分散质包括高分子微球、交联剂和紫外光引发剂，所述高分子微球的材料为两端具有双键修饰的合成高分子材料；其中，
[0010]所述高分子微球相对于所述分散剂的质量百分比为10％～50％；
[0011]所述交联剂相对于所述分散剂的质量百分比为3％～20％；
[0012]所述紫外光引发剂相对于所述分散剂的质量百分比为0.1％～0.5％。
[0013]优选地，所述两端具有双键修饰的合成高分子材料中，引入的双键数目至少为两个，所述双键至少包括碳碳双键；所述合成高分子材料选自聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸共聚物和聚羟基脂肪酸中的至少一种。
[0014]优选地，所述交联剂选自甲基丙烯酰化海藻酸钠、甲基丙烯酰化透明质酸、F127、壳聚糖、采用双键修饰的聚乙烯醇、采用双键修饰的结冷胶、采用双键修饰的卡波姆中的至少一种；所述采用双键修饰的聚乙烯醇、所述采用双键修饰的结冷胶、所述采用双键修饰的卡波姆中所述双键修饰方法为两端修饰，引入的双键数目至少为两个，所述双键至少包括碳碳双键。
[0015]优选地，所述紫外光引发剂选自LAP、光引发剂2959、光引发剂1173、TPO中的至少一种。
[0016]本专利技术还提供了一种水溶性体系的合成高分子生物墨水的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1、制备两端具有双键修饰的合成高分子材料；
[0018]S2、将所述两端具有双键修饰的合成高分子材料合成高分子微球；
[0019]S3、将所述高分子微球、所述交联剂和所述紫外光引发剂按照预定质量比例与所述分散剂分散混合，获得所述水溶性体系的合成高分子生物墨水。
[0020]优选地，所述步骤S1包括：
[0021]S11、将合成高分子材料溶液、三乙胺和丙烯酰氯溶液混合反应后过滤，取滤液沉淀得到羟基端具有双键修饰的合成高分子材料；
[0022]S12、配制羟基端具有双键修饰的合成高分子材料溶液，将所述羟基端具有双键修饰的合成高分子材料溶液、1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺、N
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羟基琥珀酰亚胺和丙烯酰胺混合反应，将混合反应后的混合液体与去离子水混合并分液，得到两端具有双键修饰的合成高分子材料。
[0023]更优选地，所述步骤S11中，所述合成高分子材料与所述三乙胺的摩尔比为1：(2～5)，所述三乙胺与所述丙烯酰氯的摩尔比为1：(1～3)。
[0024]所述合成高分子材料与所述1
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乙基
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(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺的摩尔比为1：(2～5)，所述1
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乙基
‑
(3
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二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺与所述N
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羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：(1～2)，所述合成高分子材料与丙烯酰胺的摩尔比为1：(2～5)。
[0025]优选地，所述步骤S2中，所述将两端具有双键修饰的合成高分子材料合成高分子微球的方法选自乳液法、膜乳化法、纳米沉淀法、微流控技术、超临界流体技术的一种。
[0026]本专利技术还提供了一种水溶性体系的合成高分子生物墨水的应用，包括以下步骤：将水溶性体系的合成高分子生物墨水进行3D生物打印、固型得到3D打印支架。
[0027]优选地，所述水溶性体系的合成高分子生物墨水还添加有细胞液，打印得到含细胞的3D打印支架。
[0028]本专利技术的有益效果在于：
[0029]1、本专利技术提供水溶性体系的合成高分子生物墨水的原料均为水溶性的高分子微球、交联剂、紫外光引发剂和分散剂，可以在水溶性体系中进行3D生物打印，条件温和。因此，可以直接将本专利技术提供的水溶性体系的合成高分子生物墨水在水溶性体系中进行3D生物打印、固型，得到3D打印支架；将所述水溶性体系的合成高分子生物墨水添加细胞液进行
3D生物打印、固型得到含细胞的3D打印支架，提高了3D打印支架的生物相容性。
[0030]2、本专利技术提供的水溶性体系的合成高分子生物墨水，可以通过调整交联剂相对于分散剂的质量百分比为3％～20％改变水溶性体系的合成高分子生物墨水的黏度，可以通过调整高分子微球相对于所述分散剂的质量百分比为3％～20％维持使用水溶性体系的合成高分子生物墨水进行3D生物打印时得到的3D打印支架的稳定性，得到结构稳定、成型好的3D打印支架。
[0031]3、本专利技术提供的水溶性体系的合成高分子生物墨水中采用的交联剂是生物相容性好，成胶效果好的大分子，当使用该水溶性体系的合成高分子生物墨水进行3D生物打印时，得到的3D打印支架毒性低，细胞相容性好，在提供细胞生长所需的环境的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水溶性体系的合成高分子生物墨水，其特征在于，包括相互混合的分散质与分散剂，所述分散剂为水，所述分散质包括高分子微球、交联剂和紫外光引发剂，所述高分子微球的材料为两端具有双键修饰的合成高分子材料；其中，所述高分子微球相对于所述分散剂的质量百分比为10％～50％；所述交联剂相对于所述分散剂的质量百分比为3％～20％；所述紫外光引发剂相对于所述分散剂的质量百分比为0.1％～0.5％。2.根据权利要求1所述的水溶性体系的合成高分子生物墨水，其特征在于，所述两端具有双键修饰的合成高分子材料中，引入的双键数目至少为两个，所述双键至少包括碳碳双键；所述合成高分子材料选自聚己内酯、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸共聚物和聚羟基脂肪酸中的至少一种。3.根据权利要求1所述的水溶性体系的合成高分子生物墨水，其特征在于，所述交联剂选自甲基丙烯酰化海藻酸钠、甲基丙烯酰化透明质酸、F127、壳聚糖、采用双键修饰的聚乙烯醇、采用双键修饰的结冷胶、采用双键修饰的卡波姆中的至少一种；所述采用双键修饰的聚乙烯醇、所述采用双键修饰的结冷胶、所述采用双键修饰的卡波姆中所述双键修饰方法为两端修饰，引入的双键数目至少为两个，所述双键至少包括碳碳双键。4.根据权利要求1所述的水溶性体系的合成高分子生物墨水，其特征在于，所述紫外光引发剂选自LAP、光引发剂2959、光引发剂1173、TPO中的至少一种。5.一种如权利要求1
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4任一项所述的水溶性体系的合成高分子生物墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备两端具有双键修饰的合成高分子材料；S2、将所述两端具有双键修饰的合成高分子材料合成高分子微球；S3、将所述高分子微球、所述交联剂和所述紫外光引发剂按照预定质量比例与所述分散剂分散混合，获得所述水溶性体系的合成高分子生物墨水。6.根据权利要求5所述的水溶性体系的合成高分子生物墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11、将合成高分子材料溶液、三乙胺和丙烯酰氯溶液混合反应后过滤，取滤液沉淀得到羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮长顺，陈志刚，杨继榕，王品品，吴明明，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：