【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物增材制造，涉及同轴式生物3d打印，具体涉及一种核壳功能分离的类人皮肤制备方法。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、近年来，各种原因造成的皮肤缺损患者日益增多，大面积烧伤、创伤严重威胁患者生命健康，同时，慢性糖尿病足、压疮、癌症溃疡及外伤性溃疡等慢性创面成为临床治疗面临的严峻挑战。尽管目前生物学界和医学界的学者研究了许多方法，如大面积烧伤早期切削痂植皮、微粒皮移植、meek植皮、皮瓣修复、创面负压吸引治疗、应用生物材料等，其中应用生物材料制备类人皮肤是经济且行之有效的技术手段，但由于微血管化功能缺失及需要手术植入等缺陷，类人皮肤亦达不到理想的创面修复效果。基于上述分析，开发一种具备生物粘附功能及承载微血管网络的类人皮肤需求迫在眉睫。
3、生物3d打印技术作为一种简单便捷的技术手段，在类人皮肤制造方面表现出巨大的潜力，相较于传统的组织工程手段，该技术可以制造复杂组织结构、精确沉积生物墨水材料和细胞等优势。为了克服传统组织工程技术的局限性，学界已经尝试使用生物3d打印技术来制备类人皮肤。基于不同的制造原理，生物3d打印可分为挤出式、喷墨式及光固化式生物3d打印，相较于其余两种打印方式，挤出式生物打印的产物机械强度高，可满足类人皮肤的机械性能要求。
4、在挤出式生物3d打印领域，控形和控性的平衡是形成产品之前需要解决的一个关键性问题，其基本矛盾在
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种核壳功能分离的类人皮肤制备方法，采用同轴挤出式生物3d打印制备核壳功能分离的类人皮肤，在保证结构成形的同时不影响微血管化。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一方面，一种核壳功能分离的类人皮肤制备方法，包括以下步骤：
4、将第一明胶、透明质酸、弹性蛋白按照质量比5～8:0.5:2～5制成核层材料溶液，且核层材料溶液中含有成纤维细胞和血管内皮细胞；
5、将第二明胶、单宁酸按照质量比10～20:1～8.4制成壳层材料溶液；
6、将核层材料溶液输送至3d打印的内层打印针筒，壳层材料溶液输送至3d打印的外层打印针筒，使内层打印针筒和外层打印针筒进行同轴挤出式3d打印，形成支架前驱体；
7、将支架前驱体浸入至交联溶液中进行交联处理，交联溶液中的溶质为edc(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺)和nhs(n-羟基琥珀酰亚胺)；
8、将交联处理后的支架前驱体进行组织培养，即得。
9、本专利技术以明胶、透明质酸、弹性蛋白为核结构材料，成纤维细胞及血管内皮细胞作为微血管功能化的种子细胞，使得类人皮肤具备促血管生成、微血管化等功能。其中，透明质酸可以促进血管内皮细胞的附着与增殖，并且通过调节内皮细胞活性，参与血管的组织修复和再生；弹性蛋白则对维持血管内皮细胞正常功能，保护新生血管壁的完整和正常功能。
10、本专利技术以明胶、单宁酸为壳结构材料，其中，添加单宁酸的含有五个臂的酚羟基在组织表界面实现化学键合(迈克尔加成反应、席夫碱反应)以及静电相互作用，并以此为基础使类人皮肤实现稳固的生物粘附；同时，单宁酸通过与细菌细胞膜、关键酶、可溶性蛋白质等结合，以及其抗氧化活性来抑制细菌的生长复制，单宁酸的加入使类人皮肤具备稳固的生物粘附及抑菌功能。此外，壳层材料具备良好的孔隙率可以满足核结构吸收营养物质和氧气等组织培养必须物质。
11、为了避免皮肤创面位于关节(例如指关节、膝关节等)处时关节活动大导致类人皮肤材料破裂，本专利技术采用零长度化学交联的方式增强壳层材料的机械性能。采用生物打印线条支架状结构(例如，一层若干并排设置的横向打印线条层和一层若干并排设置的纵向打印线条层交叠设置)保证类人皮肤在组织培养时必要营养物质和氧气的渗透以及种子细胞代谢废物的排出。
12、另一方面，一种核壳功能分离的类人皮肤，由上述制备方法获得。
13、第三方面，一种上述核壳功能分离的类人皮肤在制备治疗或修复皮肤创伤的材料中的应用。
14、本专利技术的有益效果为：
15、本专利技术采用核壳功能的结构设计，将机械支撑功能、生物粘附功能与微血管化功能分离，在保证结构成形性的同时，获得更好的生物学性能。核结构采用明胶-透明质酸-弹性蛋白作为合适培养成纤维细胞和血管内皮细胞的软基质，壳结构采用明胶-单宁酸作为机械支撑和生物粘附功能的硬基质。单宁酸作为粘附和抗菌单元，可以使类人皮肤材料在具备优异生物粘附性能的同时具备一定抗菌效果。本专利技术制备的类人皮肤材料可以有效贴合至组织表面，在关节弯曲的情况下不影响粘附效果。此外其还具备稳定的水下粘附性能，可有效匹配伤口渗液的情况。本专利技术制备的类人皮肤材料具备广谱的抗菌性能，可以抑制多种细菌生长和繁殖为稳定的创面修复提供保障。本专利技术制备的类人皮肤具备微血管化网络，可以为组织修复提供足够的氧气营养物质，并有效地排出代谢废物。本专利技术获得的核层材料弹性模量为3.1～8.82kpa，抗拉强度为0.4667～1.465kpa；壳层材料的弹性模量为204.43～1453kpa，抗拉强度为43.33～177.5kpa，对生物组织的界面粘附强度为0.452～1.52n/mm，孔隙率为55.26％-83.41％，抑菌率为82.67％-97.3％。
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1.一种核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，制备核层材料溶液采用的溶剂为Ro水；
3.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，核层材料溶液中血管内皮细胞的浓度为0.1～5×106cells/ml；
4.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，将单宁酸溶液滴加至第二明胶溶液中；或，单宁酸溶液采用Tris-Hcl缓冲液作为溶剂，Tris-Hcl缓冲液的pH＞7；或，第二明胶溶液采用Ro水作为溶剂；
5.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，壳层材料溶液经过静置除泡后进行挤出式3D打印；
6.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，挤出式3D打印时，打印速度为200～400mm/min，打印裙边速度为100～300mm/min，喷嘴直径0.20～0.30mm；
7.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，交联溶液中的溶质为EDC和
8.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，组织培养采用的培养基为DMEM培养基；或，DMEM培养基中添加0.9～1.1％青霉素-链霉素；或，DMEM培养基中添加9～11％胎牛血清；
9.一种核壳功能分离类人皮肤，其特征是，由权利与其1～8任一所述的制备方法获得。
10.一种权利要求9所述的核壳功能分离的类人皮肤在治疗或修复皮肤创伤中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，制备核层材料溶液采用的溶剂为ro水；
3.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，核层材料溶液中血管内皮细胞的浓度为0.1～5×106cells/ml；
4.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，将单宁酸溶液滴加至第二明胶溶液中；或，单宁酸溶液采用tris-hcl缓冲液作为溶剂，tris-hcl缓冲液的ph＞7；或，第二明胶溶液采用ro水作为溶剂；
5.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备方法，其特征是，壳层材料溶液经过静置除泡后进行挤出式3d打印；
6.如权利要求1所述的核壳功能分离的类人皮肤制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄传真，李波文，王真，史振宇，徐龙华，黄水泉，曲美娜，许征凯，张迪嘉，郭保苏，刘含莲，刘盾，姚鹏，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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