【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用材料、组织工程和再生医学、3d生物打印的，尤其是指一种通用型微凝胶组装体生物墨水及其制备方法。
技术介绍
1、3d生物打印采用细胞和生物相容性材料作为“生物墨水”，打印具有特定结构和细胞活性的3d支架以仿生天然组织或器官的结构和功能。理想的生物墨水需具备实现高保真度打印的流变性能以及有利于细胞存活和表型的理化微环境。水凝胶由于与细胞外基质的高度相似性而常常用作3d生物墨水的基材。然而，目前商业化的水凝胶类生物墨水的种类较为有限，主要集中于甲基丙烯酸化的材料和海藻酸类材料，且打印保真度较差。
2、微凝胶，作为一种微米尺度的水凝胶，可包载细胞、活性因子或药物。除了提供适合细胞存活和表型的物理化学微环境外，其高比表面积还有利于营养物质的快速传输。大量的微凝胶能以“紧密堆积”(“jammed microgels”，即栓塞型微凝胶)方式或动态键合的方式(“microgel assembly”，微凝胶组装体)形成生物墨水。其中，紧密堆积方式具有通用性，无需对微凝胶进行特殊官能团设计，任意类型的微凝胶均可堆积形成栓塞型微凝胶生物墨水，且具有剪切变稀性能，可用于3d挤出打印，但微凝胶之间相互作用力弱，墨水宏观流变学性能差，打印后的结构易溃散，稳定性不足。动态键合方式，可增强微凝胶间的相互作用，提高墨水粘度，改善墨水宏观流变学性能，但目前已报道的动态键合反应(如主客体、苯硼酸酯动态化学、席夫碱反应等)仅发生在特定基团间，专一性强，需对微凝胶进行特殊官能团设计，不具有普适性。
技术实现思
1、本专利技术的目的在于针对目前微凝胶生物墨水存在的缺点与不足，提出了一种通用型微凝胶组装体生物墨水及其制备方法，即合成包括酚羟基接枝改性的聚合物材料(即材料a)和苯硼酸基接枝改性的聚合物材料(即材料b)作为微凝胶组装剂，其中材料a能够通过仿生贻贝化学作用均匀涂敷在不同微凝胶表面；材料b与材料a间可产生苯硼酸酯动态共价键，以此增强微凝胶间相互作用力，在不改变微凝胶内部理化性质的情况下组装成微凝胶生物墨水，该墨水表现出较高的打印保真度和打印结构稳定性。
2、为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种通用型微凝胶组装体生物墨水的制备方法，包括以下步骤：
3、1)将材料a溶解于去离子水中，搅拌均匀，得材料a溶液，加入氢氧化钠调节材料a溶液至碱性ph＝7～8，其中，所述材料a为酚羟基改性的聚合物材料；将材料b溶解于去离子水中，搅拌均匀，得材料b溶液，其中，所述材料b为苯硼酸基改性的聚合物材料；
4、2)将微凝胶和材料a溶液按比例共混，混合均匀后加入材料b溶液，得到微凝胶组装体生物墨水。
5、进一步，在步骤1)中，所述材料a的制备包括如下步骤：
6、先合成中间反应物c，其制备方法为：将甲烷磺酸、四氢呋喃按设定比例混合后加入第一个烧杯中，常温下搅拌5-15分钟，然后向第一个烧杯中滴加二乙醛缩氨基乙醛，得到混合溶液，再将甲烷磺酸、四氢呋喃按设定比例混合后加入第二个烧杯中，再向第二个烧杯中加入表没食子儿茶素没食子酸酯(egcg)，搅拌混合均匀后再加入第一个烧杯的混合溶液，室温暗光搅拌反应过夜，反应过后得到的混合物在室温下真空干燥6小时，将干燥产物溶于去离子水中，加入乙酸乙酯萃取未反应的表没食子儿茶素没食子酸酯(egcg)，使用分液漏斗分离水层溶液得到中间反应物c；其中，上述两次混合甲烷磺酸和四氢呋喃的比例是不一样；
7、将聚合物材料以设定浓度溶解在吗啉乙磺酸(mes)溶液中，加热至完全溶解，加入中间反应物c和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(dmtmm)，反应混合物抽真空并在氮气保护下暗光反应过夜，随后将混合物滴加到无水乙醇溶剂中析出沉淀以除去未反应原料，最后透析后冷冻干燥得到酚羟基改性的聚合物材料，即材料a。
8、进一步，在步骤1)中，所述材料b的制备包括如下步骤：
9、将聚合物材料以设定浓度溶解在吗啉乙磺酸(mes)溶液中，待完全溶解后加入3-氨基苯硼酸和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(dmtmm)，避光反应8-36小时，最后透析后冷冻干燥得到苯硼酸基改性的聚合物材料，即材料b。
10、进一步，在步骤2)中，用去离子水洗去微凝胶表面多余材料a溶液后再与材料b溶液按照比例共混，得到通用型微凝胶组装体生物墨水，其中，所述微凝胶为蛋白质类、多糖类及人工合成高分子聚合物类微凝胶之中一种或多种组合。
11、进一步，所述材料a、材料b中的聚合物材料为淀粉、羧甲基纤维素、黏连蛋白、明胶、葡聚糖、透明质酸、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、胶原、丝素蛋白、海藻酸盐中的一种或其混合物。
12、进一步，在步骤1)中，所述材料a在溶液中的浓度为5-20wt％、
13、进一步，在步骤1)中，所述材料b在溶液中的浓度为1-10wt％。
14、进一步，在步骤2)中，所述微凝胶和材料a溶液共混的体积比例为0.1-20，所述微凝胶和材料b溶液共混的体积量比例为0.1-0.6。
15、进一步，所加入的甲烷磺酸、四氢呋喃体积比0.1-10，所加入的二乙醛缩氨基乙醛的体积为100-250ul，所加入的中间反应物c与4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(dmtmm)的浓度分别为10 -100mg/ml、1-80mg/ml。
16、本专利技术也提供了一种利用材料a和b制备得到的通用型微凝胶组装体生物墨水，该生物墨水在微凝胶材料的选择上具有广泛性，材料a、b对不同微凝胶材料具有普适性，其构建的微凝胶组装体生物墨水具有良好的生物相容性、优良的剪切变稀性能、较高的打印保真度及打印结构的稳定性，并且能够通过不同微凝胶的组合为细胞提供异质性的微环境，可用于构建各种类型的类器官或组织工程支架。
17、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
18、1、本专利技术吸取了水凝胶、微凝胶、动态交联微凝胶生物墨水的优势，利用组装剂(材料a和材料b)构建了一种通用型微凝胶组装体生物墨水，该生物墨水的原料可来自多种微凝胶材料或负载不同细胞、活性因子及药物的微凝胶。
19、2、作为组装剂的材料a可以通过贻贝仿生化学作用(席夫碱、氢键、疏水作用)在不同微凝胶材料的表面自发形成涂层，而不影响微凝胶内部的理化性质。
20、3、将材料b加入经材料a处理的微凝胶中，材料a和材料b间的苯硼酸酯动态共价键可使微凝胶快速形成组装体。
21、4、当3d挤出打印时，微凝胶组装体生物墨水中的动态共价键受力断开，打印后应力消失动态共价键恢复键合，在挤出过程中展现连续挤出成丝的优异性能，且打印后无需二次交联就能稳定3d打印结构。
22、5、本专利技术的通用型微凝胶组装体生物墨水适用于多种微凝胶(包括不同材料的微凝胶，负载不同细胞、活性因子和药物的微凝胶等)，既可进行同种微凝胶的均一打印，又可进行不同微凝胶的混合打印。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通用型微凝胶组装体生物墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述材料A的制备包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述材料B的制备包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，用去离子水洗去微凝胶表面多余材料A溶液后再与材料B溶液按照比例共混，得到通用型微凝胶组装体生物墨水，其中，所述微凝胶为蛋白质类、多糖类及人工合成高分子聚合物类微凝胶之中一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述材料A、材料B中的聚合物材料为淀粉、羧甲基纤维素、黏连蛋白、明胶、葡聚糖、透明质酸、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、胶原、丝素蛋白、海藻酸盐中的一种或其混合物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述材料A在溶液中的浓度为5-20wt％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述材料B在溶液中的浓度为1-10wt％。
<...【技术特征摘要】
1.一种通用型微凝胶组装体生物墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述材料a的制备包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述材料b的制备包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤2)中，用去离子水洗去微凝胶表面多余材料a溶液后再与材料b溶液按照比例共混，得到通用型微凝胶组装体生物墨水，其中，所述微凝胶为蛋白质类、多糖类及人工合成高分子聚合物类微凝胶之中一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述材料a、材料b中的聚合物材料为淀粉、羧甲基纤维素、黏连蛋白、明胶、葡聚糖、透明质酸、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、胶原、丝素蛋白、海藻酸盐中的一种或其混合物。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，所述材料a在溶液中的浓度为5-20wt％。
7.根据权利要求1所述的制备方法...
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