【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物材料，具体涉及一种支持细胞生长的悬浮打印支撑材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、3d打印技术作为一种组织工程技术，是在3d打印的基础上，以活细胞和生物基材料为原料，精确控制每一层中生物材料、活细胞、功能性成分等的定位，层层打印形成可用于移植的3d支架。
2、目前，用于生物材料累积和成型的主要技术有喷墨式打印、微挤压式打印和光辅助打印。其中，温控的喷墨式打印机加热喷头可使管口产生脉冲气压打印出液滴，声学打印机通过压电式或者超声产生脉冲压；微挤压式打印机使用气动或者机械驱动系统挤出连续的含有材料和细胞的小球或线材；光辅助打印利用光聚焦于一种能量吸收性底物，为生物材料打印提供驱动力；但是采用由于上述打印方式打印具有空间限定特征的血管化结构是很困难的，且当前为构建大尺度层级血管化器官存在如下问题：(1)层级血管的构建材料需要兼容细胞相容性(尤其支持基于内皮细胞微血管网的自组装)与工程可塑性；(2)大尺度器官打印时间长，无法支持细胞的存活；(3)大尺度血管化器官包含组织结构和血管结构，至少存在两级不同的组织结构，而目前的打印技术难以实现多层级的构建。
3、悬浮3d打印是利用悬浮介质材料提供支撑，将液相材料从注射器中挤出到支撑浴中，成型出具有复杂3d结构的支架。悬浮3d打印技术的工作原理要求墨水材料必须迅速凝胶成细丝而不会扩散。该技术在无需额外提供打印支撑结构的情况下提高了力学强度较弱的3d生物打印墨水在打印过程中的成型稳定性。目前常使用的悬浮介质材料主要为明胶微颗粒，颗粒的尺寸和均匀性直接影响
4、因此，针对上述问题，急需开发一种力学性能优异且支持细胞生长的悬浮打印支撑材料。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种支持细胞生长的悬浮打印支撑材料及其制备方法和应用，所述悬浮打印支撑材料采用生物基聚合物和无机纳米材料进行搭配，能够兼顾打印性及生物活性，可以预载细胞并支持细胞生产，同时具有优异的力学性能，适合用于悬浮打印，为大尺度层级血管化器官的构建提供了可行的方案。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种支持细胞生长的悬浮打印支撑材料，所述悬浮打印支撑材料包括生物基聚合物和无机纳米材料。
4、本专利技术提供的悬浮打印支撑材料采用生物基聚合物和无机纳米材料进行搭配；其中，所述生物基聚合物具有优异的生物兼容性，且可在光引发或者热引发的条件下快速发生固化，而所述无机纳米材料则具有的特殊的结构和带电属性；经本专利技术的专利技术人研究发现，将上述二者搭配后形成的复合材料不仅具有良好的生物相容性，可以预载细胞，且具有良好的剪切变稀性能和自支撑性能，在悬浮打印过程中可以在溶胶状态(低粘度)和凝胶状态(高粘度)自由切换；具体而言，在悬浮打印过程中，上述复合材料受到剪切力的作用，粘度降低成为溶胶状态，便于进行悬浮打印，打印技术后，剪切力消失，复合材料能够快速恢复到凝胶状态，便于后续固化形成稳定的形状和结构；
5、综上可以看出，本专利技术提供的悬浮打印支撑材料结合了生物基聚合物和无机纳米材料二者的优势，兼具优异的生物相容性、力学性能和可打印性，可以在载有细胞的模具中进行悬浮打印，增加了打印器官的复杂性，为制造层级血管化大尺度器官提供了可行性的方案。
6、优选地，所述生物基聚合物和无机纳米材料的质量比为10:(4～12)，例如10:5、10:6、10:7、10:8、10:9、10:10或10:11等。
7、作为本专利技术的优选技术方案，进一步限定了生物基聚合物和无机纳米材料的质量比为10:(4～12)，如果无机纳米材料的相对用量较低，则会导致制成的悬浮打印支撑材料的力学性能较差，进而支撑性较差，打印性能较差；如果无机纳米材料的相对用量较高，则会导致制成的悬浮打印支撑材料的生物相容性较差，不利于细胞增长。
8、优选地，所述生物基聚合物包括未改性的生物基聚合物和/或聚合物单体改性的生物基聚合物。
9、需要说明的是，本专利技术所述“生物基聚合物”包括未改性的生物基聚合物和聚合物单体改性的生物基聚合物，下述涉及相同表述均表示相同的含义。
10、优选地，所述未改性的生物基聚合物中的生物基聚合物包括透明质酸、硫酸软骨素、硫酸肝素、葡聚糖、海藻酸盐、纤维素、几丁质、壳聚糖、明胶、胶原、丝素蛋白、白蛋白、角蛋白或弹性蛋白中的任意一种或至少两种的组合。
11、优选地，所述聚合物单体改性的生物基聚合物中的聚合性单体包括甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酸酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸乳酸、己内酯甲基丙烯酸酯、降冰片烯、马来酰亚胺、乙烯基砜、四嗪、酪胺、邻苯二酚、叠氮化合物-炔烃、亚胺、腙或二硫化合物中的任意一种或至少两种的组合，
12、优选地，所述聚合性单体修饰的生物基聚合物包括甲基丙烯酰化胶原、甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酰化透明质酸、甲基丙烯酰化海藻酸盐、甲基丙烯酰化胶原丝素蛋白、甲基丙烯酰化白蛋白、降冰片烯胶原、降冰片烯明胶、降冰片烯海藻酸盐或降冰片烯透明质酸中的任意一种或至少两种的组合。
13、优选地，所述无机纳米材料包括纳米粘土、纳米羟基磷灰石(nhap)、纳米硅酸盐(nsi)、生物活性玻璃(bgn)或介孔二氧化硅(msn)中的任意一种或至少两种的组合。
14、优选地，所述悬浮打印支撑材料中还包括光引发剂。
15、对于本专利技术提供的悬浮打印支撑材料而言，如果所采用的生物基聚合物包括聚合物单体改性的生物基聚合物，后续只能通过光固化成型，那么需要添加光引发剂，如果所采用的生物基聚合物为未改性的生物基聚合物，后续可以根据需要选择光固化成型或热固化成型，如果选择热固化成型，那么则不需要额外添加光引发剂。
16、优选地，所述光引发剂为生物相容性光引发剂。
17、优选地，所述生物相容性光引发剂包括生物相容性紫外光引发剂或生物相容性可见光引发剂。
18、优选地，所述生物相容性紫外光引发剂包括2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(irgacure，i2959)和/或2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(tpo)。
19、优选地，所述生物相容性可见光引发剂包括苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰次膦酸锂(lap)。
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1.一种支持细胞生长的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述悬浮打印支撑材料包括生物基聚合物和无机纳米材料。
2.根据权利要求1所述的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述生物基聚合物和无机纳米材料的质量比为10:(4～12)；
3.根据权利要求1或2所述的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述无机纳米材料包括纳米粘土、纳米羟基磷灰石、纳米硅酸盐、生物活性玻璃或介孔二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述悬浮打印支撑材料中还包括光引发剂；
5.一种如权利要求1～4任一项所述悬浮打印支撑材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将生物基聚合物、无机纳米材料和任选地光引发剂在溶剂中进行混合，得到所述悬浮打印支撑材料。
6.一种人造血管化器官，其特征在于，所述人造血管化器官采用如权利要求1～4任一项所述的悬浮打印支撑材料和细胞经悬浮打印后得到。
7.根据权利要求6所述的人造血管化器官，其特征在于，所述细胞包括内皮细胞、成纤维细胞、诱导多能干细胞、HepG2
8.一种如权利要求6或7所述的人造血管化器官的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固化为光固化或热固化；
10.一种如权利要求6或7所述的人造血管化器官在器官发生研究、器官病理研究或药物筛选研究中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种支持细胞生长的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述悬浮打印支撑材料包括生物基聚合物和无机纳米材料。
2.根据权利要求1所述的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述生物基聚合物和无机纳米材料的质量比为10:(4～12)；
3.根据权利要求1或2所述的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述无机纳米材料包括纳米粘土、纳米羟基磷灰石、纳米硅酸盐、生物活性玻璃或介孔二氧化硅中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的悬浮打印支撑材料，其特征在于，所述悬浮打印支撑材料中还包括光引发剂；
5.一种如权利要求1～4任一项所述悬浮打印支撑材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将生物基聚合物、无机纳米材料和任选地光引发剂在溶剂中进行混合，得到所述悬浮打印支撑材料。
6.一种人造血管化器官...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶旻，高洁，郑致远，徐晓嵘，
申请(专利权)人：中国科学技术大学苏州高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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