一种仿生瓣膜的静电直写可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架制造技术

本发明专利技术属于生物医用材料技术领域，公开了一种仿生瓣膜的静电直写可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架，其中的仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架依次包括纤维丝横向排列层

【技术实现步骤摘要】
一种仿生瓣膜的静电直写可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架


[0001]本专利技术属于生物医用材料
，更具体地，涉及一种仿生瓣膜的静电直写可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架
。

技术介绍

[0002]心脏是人体最重要的器官之一，心脏依靠心肌收缩泵出血液
。
为了使血液能够有序的流出，心脏需要系列单向阀门，心脏瓣膜即是这个循环通道中的阀门
。
对于心脏瓣膜病，目前心脏瓣膜置换手术是外科治疗心脏瓣膜病变末期的最有效手段
。
当前临床上使用的替代瓣膜主要有机械瓣
、
生物瓣和同种瓣
。
机械瓣膜置换心脏瓣膜后需要长期抗凝，严重影响生活质量，且抗凝不当极易形成血栓和栓塞，成为影响患者长期存活的重要原因
。
生物瓣膜置换心脏瓣后，虽然不需要抗凝，但是容易形成瓣膜钙化，导致正常功能的丧失
。
[0003]组织工程心脏瓣膜是一新兴研究领域，组织工程支架材料是这一研究领域的重点
。
水凝胶因可较好地模拟人体微环境而受到众多研究者的青睐
。
研究者已经开发了各式各样的水凝胶用以培养细胞，对于瓣膜细胞而言，其瓣膜强度一般在7～
8MPa
，但是生物活性水凝胶的力学强度一般都比较低，无法更好模拟瓣膜力学性能
。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种仿生瓣膜的静电直写可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架，其中通过对支架的组成结构进行改进，利用依次为横向排列
、X
交叉形排列和纵向排列可降解高分子纤维丝设计的三层纤维结构，仿生瓣膜三层结构
(
即，纤维层周向结构
、
松质层随机结构和心室层径向结构
)
，得到的支架强度高达
7MPa
，具备与人体瓣膜相似的力学拉伸性能
。
同时，该支架可优选配合生物活性水凝胶材料
(
即，生物活性预聚液浇筑进入可降解高分子三层纤维支架并交联
)
，由此形成仿生瓣膜的可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架
。
并且，对于复合支架而言，本专利技术将高分子纤维支架与生物活性水凝胶材料巧妙结合，使得力学强度
、
空间可调与细胞浸润性
、
粘附性和增殖性有机统一，给予瓣膜细胞更接近体内培养的环境
。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架，其特征在于，依次包括纤维丝横向排列层
、
纤维丝
X
交叉形排列层和纤维丝纵向排列层，其中，
[0006]所述纤维丝横向排列层是通过将可降解高分子材料在平面内横向打印，由此得到多个横向平行排布的可降解高分子纤维丝；
[0007]所述纤维丝
X
交叉形排列层包括按第一倾角平行排布的可降解高分子纤维丝和按第二倾角平行排布的可降解高分子纤维丝；其中，所述按第一倾角平行排布的可降解高分子纤维丝是通过将可降解高分子材料在平面内按第一倾角倾斜打印，由此得到多个按第一倾角平行排布的可降解高分子纤维丝；所述按第二倾角平行排布的可降解高分子纤维丝是
通过将可降解高分子材料在平面内按第二倾角倾斜打印，由此得到多个按第二倾角平行排布的可降解高分子纤维丝；并且，所述第一倾角为
30
°
～
60
°
，所述第二倾角为
120
°
～
150
°
，由此形成
X
交叉的形状；
[0008]所述纤维丝纵向排列层是通过将可降解高分子材料在平面内纵向打印，由此得到多个纵向平行排布的可降解高分子纤维丝
。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，所述可降解高分子材料为聚己内酯
(PCL)、
聚乳酸
(PLA)
和聚乳酸
‑
羟基乙酸共聚物
(PLGA)
中的一种或多种的组合
。
[0010]按照本专利技术的另一方面，本专利技术提供了上述仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011]S1
：根据预先设定的两条相邻平行打印线段的间距，以及预先设定的支架长度及宽度，准备图像文件，这些图像文件分别对应纤维丝横向排列层中的可降解高分子纤维丝
、
纤维丝
X
交叉形排列层中的可降解高分子纤维丝和纤维丝纵向排列层中的可降解高分子纤维丝；
[0012]S2
：将所述图像文件导入静电直写打印机，将可降解高分子材料置于打印机料筒里，进行静电直写打印，打印顺序依次为先完成横向打印
、
再完成
X
交叉形打印
、
最后再完成纵向打印，即可得到仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架；其中，
X
交叉形打印具体是先按第一倾角倾斜打印一层
、
再按第二倾角倾斜打印一层，如此重复，或者是先按第二倾角倾斜打印一层
、
再按第一倾角倾斜打印一层，如此重复
。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，所述步骤
S1
中，两条相邻平行打印线段的间距为
0.4
～
1mm
，支架长度为
10
～
50mm
，支架宽度为
10
～
50mm
；
[0014]所述步骤
S2
中，静电直写打印的打印参数设置如下：静电直写喷嘴距离接收面板1～
4mm
，工作电压2～
6kV
，打印温度为
60
～
190℃
，喷嘴移动速度4～
8mm/s
，挤出速度
0.015
～
0.05mm3/s
；
[0015]优选的，所述步骤
S2
中，所述横向打印具体是打印1～5层，所述
X
交叉形打印具体是打印2～6层，所述纵向打印具体是打印1～5层
。
[0016]按照本专利技术的又一方面，本专利技术提供了一种仿生瓣膜的可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架，其特征在于，它是基于上述仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架，通过向该仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架浇筑生物活性预聚液，然后光交联得到的；
[0017]其中，所述生物活性预聚液是通过将可光交联的生物活性高分子溶于去离子水或
PBS
溶液中，并加入光引发剂得到的；
[0018]优选的，所述生物活性预聚液中，可光交联的生物活性高分子的浓度为
0.01
～
0.2g/mL
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架，其特征在于，依次包括纤维丝横向排列层
、
纤维丝
X
交叉形排列层和纤维丝纵向排列层，其中，所述纤维丝横向排列层是通过将可降解高分子材料在平面内横向打印，由此得到多个横向平行排布的可降解高分子纤维丝；所述纤维丝
X
交叉形排列层包括按第一倾角平行排布的可降解高分子纤维丝和按第二倾角平行排布的可降解高分子纤维丝；其中，所述按第一倾角平行排布的可降解高分子纤维丝是通过将可降解高分子材料在平面内按第一倾角倾斜打印，由此得到多个按第一倾角平行排布的可降解高分子纤维丝；所述按第二倾角平行排布的可降解高分子纤维丝是通过将可降解高分子材料在平面内按第二倾角倾斜打印，由此得到多个按第二倾角平行排布的可降解高分子纤维丝；并且，所述第一倾角为
30
°
～
60
°
，所述第二倾角为
120
°
～
150
°
，由此形成
X
交叉的形状；所述纤维丝纵向排列层是通过将可降解高分子材料在平面内纵向打印，由此得到多个纵向平行排布的可降解高分子纤维丝
。2.
如权利要求1所述仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架，其特征在于，所述可降解高分子材料为聚己内酯
(PCL)、
聚乳酸
(PLA)
和聚乳酸
‑
羟基乙酸共聚物
(PLGA)
中的一种或多种的组合
。3.
如权利要求1或2所述仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
：根据预先设定的两条相邻平行打印线段的间距，以及预先设定的支架长度及宽度，准备图像文件，这些图像文件分别对应纤维丝横向排列层中的可降解高分子纤维丝
、
纤维丝
X
交叉形排列层中的可降解高分子纤维丝和纤维丝纵向排列层中的可降解高分子纤维丝；
S2
：将所述图像文件导入静电直写打印机，将可降解高分子材料置于打印机料筒里，进行静电直写打印，打印顺序依次为先完成横向打印
、
再完成
X
交叉形打印
、
最后再完成纵向打印，即可得到仿生瓣膜的可降解高分子纤维支架；其中，
X
交叉形打印具体是先按第一倾角倾斜打印一层
、
再按第二倾角倾斜打印一层，如此重复，或者是先按第二倾角倾斜打印一层
、
再按第一倾角倾斜打印一层，如此重复
。4.
如权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述步骤
S1
中，两条相邻平行打印线段的间距为
0.4
～
1mm
，支架长度为
10
～
50mm
，支架宽度为
10
～
50mm
；所述步骤
S2
中，静电直写打印的打印参数设置如下：静电直写喷嘴距离接收面板1～
4mm
，工作电压2～
6kV
，打印温度为
60
～
190℃
，喷嘴移动速度4～
8mm/s
，挤出速度
0.015
～
0.05mm3/s
；优选的，所述步骤
S2
中，所述横向打印具体是打印1～5层，所述
X
交叉形打印具体是打印2～6层，所述纵向打印具体是打印1～5层
。5.
一种仿生瓣膜的可降解高分子纤维复合生物活性水凝胶支架，其特征在于，它是基于如权利要求1或2所述仿生瓣膜的可降解高分子纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗志强，杨坤，徐超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：