【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物材料领域及组织工程学，特别涉及用于骨修复的含有甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠，或甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠/羟基磷灰石复合生物墨水及其制备方法与应用。
技术介绍
1、3d生物打印技术作为一项颠覆性的生物医学工程领域的创新，在复杂组织和器官的构建方面具有巨大的优势，尤其被广泛应用于骨组织工程领域。在众多3d打印技术中，数字光处理技术(dlp)是一种用于3d打印的精确光固化技术。它使用数字光投影将光固化层叠层地照射在液体光固化生物墨水上，从而实现精确的3d打印。与传统的层层堆积方法相比，dlp技术具有更高的速度和分辨率，但目前光固化墨水较为欠缺，仍然需要优化并开发新型光固化墨水以适应生物墨水的特殊要求。
2、在过去的几年里，研究人员广泛研究了各种生物墨水的开发，以便在3d打印过程中支持细胞存活和组织构建。尽管3d生物打印技术在生物医学工程领域表现出巨大的潜力，但仍然存在一些关键问题和挑战。其中包括：
3、(1)材料限制：现有的生物墨水在选择和可用性方面存在一定限制，这导致了在打印多样化结构时的挑战。大部分现有技术采取了基于gelma光固化生物墨水与其他材料简单混合的方法，可能导致粘度过高，光固化程度难以控制，或难以在打印过程中均匀分布；(2)细胞存活率低与缺乏成骨功能：在3d生物打印中，细胞存活率是一个关键因素，目前，还需要改进生物墨水的成分，以提高细胞的存活和相关促进干细胞成骨分化功能；(3)力学性能不足：一些生物墨水在光固化后的结构力学性能相对较差，限制了其在生物医学
4、本专利技术突破了材料的限制，区别于传统的分别合成生物墨水，然后简单混合进行打印。采用了全新的合成方法即一锅法成功合成了甲基丙烯酰化的明胶/海藻酸钠/羟基磷灰石，并将这种新型的生物墨水用于细胞的长期培养。结果证实，可在体外实现自矿化，大幅提高了干细胞成骨效果及力学性能。解决了现有生物墨水存在的不足，推动dlp打印在骨组织修复领域的创新。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种复合光固化生物墨水及dlp打印支架的制备方法和应用，以拓宽光固化生物打印墨水的多样性和可用性。所述复合生物墨水使用全新的一锅法合成，简单高效，避免因简单混合产生的打印问题，打印的材料同时具备独特的优点，如良好的生物活性，支持细胞长期培养与分化，促进自矿化与成骨，有望显著提高3d打印结构的力学强度和稳定性，可以作为骨修复材料用于骨组织工程中。
2、本专利技术的目的可以具体通过以下技术方案实现：
3、本专利技术第一方面，提供一种可用于数字光处理3d生物打印的复合光固化生物墨水，所述复合生物墨水包括甲基丙烯酰化明胶(gelma)/甲基丙烯酰化海藻酸钠(algma)复合水凝胶颗粒(gel/algma)或甲基丙烯酰化明胶(gelma)/甲基丙烯酰化海藻酸钠(algma)/羟基磷灰石(hap)复合水凝胶颗粒(gel/alg/hap)，具有生物相容性好、光固化打印性好、自矿化及促进成骨分化的特点。
4、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述复合生物墨水中复合水凝胶颗粒gel/algma或gel/alg/hap的浓度为5wt％～15wt％。
5、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述复合生物墨水进一步包括骨髓间充质干细胞、光引发剂、光吸收剂。
6、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述骨髓间充质干细胞的浓度为5x105～5x106cells/ml；所述光引发剂为苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂，所述光引发剂的浓度为0.05～0.5wt％；所述光吸收剂为efl-uvaw-001，所述光吸收剂的浓度为0.01～0.1wt％。
7、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠复合水凝胶颗粒(gel/algma)的制备方法包括以下步骤：
8、s1、将明胶和海藻酸钠溶解在各自的去离子水中，充分搅拌，溶解；
9、s2、然后将两种溶液混合，逐滴加入甲基丙烯酰化剂ma，充分搅拌，调整ph值为8-10；
10、s3、反应在50℃下进行3小时，最后加入大体积去离子水以终止反应，然后进行透析一周，冻干即可。
11、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述明胶与海藻酸钠的投料质量比20:1～5:1。
12、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述明胶与去离子水的质量体积比为1:5～1:20。
13、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述海藻酸钠与去离子水的质量体积比为1:50～1:200。
14、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述甲基丙烯酰化剂ma与明胶的投料比为1:10～1:2。
15、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠浓度为2wt％～2.5wt％。
16、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠复合水凝胶颗粒(gel/algma)的制备方法如下：
17、(1)将10克明胶和0.5克海藻酸钠分别溶解在50毫升去离子水中，制备成20wt％的溶液，搅拌均匀；
18、(2)将两种溶液混合，充分搅拌，逐滴加入4毫升甲基丙烯酰酸酐，同时调整初始ph值为8-10；
19、(3)反应在50℃下进行3小时，最后加入温水以终止反应；将所得混合物使用分子量为13000的透析袋进行透析，于37℃条件下进行7天；透析结束后冻干即可。
20、在本专利技术的一种或多种实施方式中，所述甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠/羟基磷灰石复合水凝胶颗粒(gel/alg/hap)的制备方法包括以下步骤：
21、s1、将明胶和海藻酸钠溶解在各自的去离子水中，充分搅拌，溶解；
22、s2、然后将氯化钙和磷酸氢二钠溶液缓慢滴加至海藻酸钠溶液中，调整ph至8-10，充分搅拌过夜；
23、s3、将明胶与含有氯化钙、磷酸氢二钠的海藻酸钠溶液混合，逐滴加入甲基丙烯酰化剂ma，充分搅拌并调整ph值为8-10；
24、s4、反应在50℃下进行3小时，最后加入大体积去离子水以终止反应，然后进行透析一周，冻干待用。
25、在本专利技术的一种或多种实施方式中，s1步骤中所述明胶与海藻酸钠的投料质量比20:1～5:1。
26、在本专利技术的一种或多种实施方式中，s1步骤中所述明胶与去离子水的质量体积比1:5～1:20。
27、在本专利技术的一种或多种实施方式中，s1步骤中所述海藻酸钠与去离子水的质量体积比为1:50～1:200。
28、在本专利技术的一种或多种实施方式中，s1步骤中所述甲基丙烯酰化剂ma与明胶的投料比为1:10～1:2。
29、在本专利技术的一种或多种实施方式中，s2步骤中所述氯化钙和磷酸氢二钠溶液的浓度为0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于数字光处理3D生物打印的复合生物墨水，其特征在于，所述生物墨水包括甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠复合水凝胶颗粒(Gel/AlgMA)，或甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠/羟基磷灰石复合水凝胶颗粒(Gel/Alg/HAP)，其中，所述复合水凝胶颗粒Gel/AlgMA或Gel/Alg/HAP的浓度为5wt％～15wt％。
2.根据权利要求1所述的复合生物墨水，其特征在于，所述生物墨水进一步包括骨髓间充质干细胞、光引发剂、光吸收剂。
3.根据权利要求2所述的复合生物墨水，其特征在于，所述骨髓间充质干细胞的浓度为5x105～5x106cells/mL；所述光引发剂为苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂，所述光引发剂的浓度为0.05～0.5wt％；所述光吸收剂为EFL-UVAW-001，所述光吸收剂的浓度为0.01～0.1wt％。
4.根据权利要求1所述的复合生物墨水，其特征在于，所述甲基丙烯酰化明胶(GelMA)/甲基丙烯酰化海藻酸钠(AlgMA)复合水凝胶颗粒(Gel/AlgMA)的制备方法包括以下步骤：
5
6.根据权利要求5所述的复合生物墨水，其特征在于，甲基丙烯酰化明胶(GelMA)/甲基丙烯酰化海藻酸钠(AlgMA)/羟基磷灰石(HAP)复合水凝胶颗粒(Gel/Alg/HAP)的制备方法中，S2步骤中所述氯化钙和磷酸氢二钠溶液的浓度为0.1wt％～5wt％。
7.一种复合生物支架，其特征在于，所述支架由权利要求1～6任一项所述的复合生物墨水经3D打印制备而成。
8.一种权利要求7所述的复合生物支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述复合生物支架的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的打印参数为：光强设置为5～20mW cm-2，曝光时间设置为8～20秒，基础层数为0～5层，底层曝光时间设置为10～22秒，层高设置为20～100微米，打印温度为26～37℃。
10.一种权利要求7所述的复合生物支架，在骨组织修复和再生医学中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于数字光处理3d生物打印的复合生物墨水，其特征在于，所述生物墨水包括甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠复合水凝胶颗粒(gel/algma)，或甲基丙烯酰化明胶/甲基丙烯酰化海藻酸钠/羟基磷灰石复合水凝胶颗粒(gel/alg/hap)，其中，所述复合水凝胶颗粒gel/algma或gel/alg/hap的浓度为5wt％～15wt％。
2.根据权利要求1所述的复合生物墨水，其特征在于，所述生物墨水进一步包括骨髓间充质干细胞、光引发剂、光吸收剂。
3.根据权利要求2所述的复合生物墨水，其特征在于，所述骨髓间充质干细胞的浓度为5x105～5x106cells/ml；所述光引发剂为苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂，所述光引发剂的浓度为0.05～0.5wt％；所述光吸收剂为efl-uvaw-001，所述光吸收剂的浓度为0.01～0.1wt％。
4.根据权利要求1所述的复合生物墨水，其特征在于，所述甲基丙烯酰化明胶(gelma)/甲基丙烯酰化海藻酸钠(algma)复合水凝胶颗粒(gel/algma)的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述...
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