【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及骨修复材料领域，特别涉及一种可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶及骨再生修复支架的制备方法。
技术介绍
1、因外伤、肿瘤切除、感染和先天性疾病导致的骨缺损在临床治疗中仍面临着巨大挑战。目前，常见的骨填充材料包括:自体骨、异体骨及人工骨。尽管传统的自体骨、异体骨植入的治疗策略已达到临床实践，但一些缺点限制了它们的治疗效果。对于自体骨，可用性较差、潜在的供体损伤和尺寸匹配度低。异体骨的潜在风险是污染或感染、排斥反应或免疫反应以及疾病交叉传播。因此，自体骨和异体骨的应用受到限制。而骨组织工程支架凭借其来源广、种类多、功能全的优点，在骨缺损临床修复中具有广阔的应用前景。
2、相对于传统成型工艺，3d打印技术拥有快速、高精度和可个性化定制等优点，因此被广泛应用于组织工程等领域。在骨再生修复的过程中，由于骨再生是通过细胞和支架的协同作用进行的，因此骨组织工程的许多研究都采用了模拟骨组织分层孔隙结构的策略，所以更好地模拟骨组织的多级孔结构，是骨修复的重要策略之一。然而，随着多孔支架尺寸增大，细胞向支架内部的迁移和生长会越来越困难。目前纯粹的3d打印水凝胶组织工程支架虽具有良好的生物相容性，但大多缺少生物活性，不具备促进细胞迁移、分化的能力，实际应用有限。因此研发具有一定生物活性的可3d打印的骨再生修复组织工程支架具有重要的研究和临床应用价值。当骨修复材料植入体内后，周围的干细胞也会长入载体内部，在材料表面黏附增殖并最终分化成骨。但如果体内有细菌存在，就会和成骨细胞竞争黏附有限的材料表面。成骨细胞和细菌竞争性黏附的
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶，通过加入1～5wt％的聚磷酸盐，抑制细菌在材料表面的黏附和生物膜形成的同时不会影响细胞正常的生命活动。
2、本专利技术的另一目的在于提供一种骨再生修复支架，有明显的促进新生骨的生成、骨缺损修复的作用，抗菌性能好、生物活性高，细胞毒性极低、力学性能好。
3、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
4、一种可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
5、以pegda、光引发剂、无水氯化钙、聚磷酸盐和海藻酸钠为原料；
6、将pegda、光引发剂、无水氯化钙和聚磷酸盐在40～45℃下加入去离子水中，充分搅拌得澄清溶液；之后缓慢加入海藻酸钠粉末，使其均匀分散在水中，混合后机械搅拌，直至无白色颗粒或粉末，得到可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶；
7、其中，聚磷酸盐占原料质量的1～5％；
8、所述聚磷酸盐用于阻碍细菌在支架表面的黏附和生物膜的形成。
9、优选的，所述pegda、光引发剂、无水氯化钙和海藻酸钠的质量比为1：(0.01～0.02)：(0.12～0.0.14)：(1.3～1.7)。
10、优选的，所述光引发剂为光引发剂i-2959。
11、一种骨再生修复支架的制备方法，包括以下步骤：
12、将所述的可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法制备得到的可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶加入3d打印料筒中，离心除去气泡，得到可3d打印的sa/pegda-polyp浆料；
13、将可3d打印的sa/pegda-polyp浆料置于3d打印机中进行打印；打印完成后，将水凝胶支架置于紫外灯下进行光固化交联；再将水凝胶支架浸入cacl2溶液中3～4小时；完成交联后取出支架并用去离子水冲洗水凝胶2-3次，得到骨再生修复支架。
14、优选的，所述离心，具体为：
15、以速度5000～5500rpm离心1～2min。
16、优选的，所述cacl2溶液的浓度为3～6wt％。
17、优选的，所述打印步骤中，打印针头直径选择0.26mm或0.41mm。
18、优选的，所述打印步骤中，打印速度设置为10～15mm/s。
19、优选的，所述打印步骤中，打印压力为0.1～0.5mpa。
20、优选的，所述光固化交联，具体为：
21、水凝胶支架的正、反两面各光固化2～3min。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
23、(1)本专利技术的可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶，通过加入1～5wt％的聚磷酸盐，影响细菌体内聚磷酸盐代谢相关的关键酶——多聚磷酸盐激酶ppk来阻碍细菌的群体感应，进而阻碍细菌在支架表面的黏附和生物膜的形成。由于多聚磷酸盐激酶ppk只存在于原核生物和少部分低等真核生物中，在人体内并不存在，所以相较大部分生物膜抑制剂，本专利技术所用的材料不仅细胞毒性极低，还可促进细胞的生命活动。
24、(2)本专利技术的可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶，聚磷酸盐的加入不会产生细胞毒性，水凝胶支架的所有组分均具有良好的生物相容性。同时聚磷酸盐的水解过程不仅会给细胞提供能量，促进其在支架上的粘附、增殖和向支架内部的迁移，其水解产物磷酸盐(pi)也可以作为形成羟基磷灰石的底物，支持细胞的生长及成骨分化，有明显的促进新生骨的生成、骨缺损修复的作用，可以作为优秀的骨修复材料。
25、(3)本专利技术通过将聚磷酸盐引入sa/pegda双网络水凝胶中，增强了水凝胶的力学性能，并赋予材料优异的生物性能。通过钙离子预交联、pegda的紫外光交联，使得聚磷酸盐与pegda通过钙离子形成桥接，极大增强了材料的稳定性，且使得聚磷酸盐均匀的分布在材料中；通过海藻酸钠和pegda形成的双网络结构，赋予了支架优异的力学性能。
26、(4)本专利技术的可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶及骨再生修复支架的制备方法，通过对聚磷酸盐在支架材料中比例的调控，可以使得材料拥有不同的流变性能，以满足3d打印浆料的要求。优异的打印性能使其可以凭借合适的打印速度、喷口气压和模型等因素制备出符合骨修复要求、具有高度贯通结构的水凝胶组织工程支架。
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1.一种可3D打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可3D打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，所述PEGDA、光引发剂、无水氯化钙和海藻酸钠的质量比为1：(0.01～0.02)：(0.12～0.0.14)：(1.3～1.7)。
3.根据权利要求2所述的可3D打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂I-2959。
4.一种骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，所述离心，具体为：
6.根据权利要求4所述的骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，所述CaCl2溶液的浓度为3～6wt％。
7.根据权利要求4所述的骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，打印针头直径选择0.26mm或0.41mm。
8.根据权利要求4所述的骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，打印速度设置为10～15
9.根据权利要求4所述的骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，所述打印步骤中，打印压力为0.1～0.5MPa。
10.根据权利要求4所述的骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，所述光固化交联，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，所述pegda、光引发剂、无水氯化钙和海藻酸钠的质量比为1：(0.01～0.02)：(0.12～0.0.14)：(1.3～1.7)。
3.根据权利要求2所述的可3d打印的细胞供能抗菌增强双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为光引发剂i-2959。
4.一种骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的骨再生修复支架的制备方法，其特征在于，所述离心...
【专利技术属性】
技术研发人员：金宇峰，杭飞，张明豪，曾倩，周柳琪，霍思勇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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