本发明涉及医疗器械
技术领域：
，具体为一种3D打印人工皮及其制备方法。
背景技术：
：皮肤是人体最大的器官，具有保持人体内水分、防止过度散热、透气和防止细菌侵袭的功能。如果仅是皮肤的浅层或是小面积受损，新皮肤会自体得以再生，但如果受到严重的创伤，皮肤就不能靠自己修复，通常须将身体其他部位的表层皮肤或人工皮移植到伤口上。先进的人工皮大多具有表皮层和真皮层，当其植入损伤部位后，半渗透的表皮层能起到保护、透气和防止细菌侵袭等作用。而真皮层具有三维多孔支架结构，在术后几周后，随着支架不断降解，成纤维细胞和毛细血管长入三维结构，在充足的血供条件下，长入的细胞保持高的活力，细胞分泌出胶原蛋白，真皮得以重建。在较大面积皮肤的创伤中，需要在人工皮的辅助下修复时，如果产生大量的凝血作用、出现疤痕、使人工皮的真皮层与坏死组织接触，不利于毛细管向支架长入。因此，新型的人工皮不仅需要具有三维多孔结构的真皮层以及透气的表皮层，而且还需具有一定的抗凝血性。技术实现要素：本发明的内容在于提供一种3D打印人工皮及其制备方法，以解决现有的技术缺陷。本发明的技术方案一如下：一种3D打印人工皮，包括真皮层和表皮层，所述真皮层和表皮层由3D打印机打印而成，真皮层由胶原和抗凝血剂组成。优选的，所述表皮层由分布有孔的硅酮凝胶层组成，所述硅酮凝胶层由硅酮胶和固化剂组成，所述孔的孔径为1μm~3μm，所述固化剂为铂络合物。优选的，所述真皮层为三维多孔结构，所述三维多孔结构的孔隙率为80%~90%，孔径为200μm~300μm。优选的，所述硅酮胶和固化剂质量比为5:1~8:1。优选的，所述抗凝血剂为柠檬酸钠、枸橼酸钠、草酸钠和乙二胺四乙酸（EDTA）中的两种或两种以上。优选的，所述抗凝血剂为柠檬酸钠和枸橼酸钠，所述柠檬酸钠和枸橼酸钠的质量比为1:2。本发明的技术方案二如下：一种3D打印人工皮的制备方法，包括如下步骤：S1：制备0.5mol/L的醋酸溶液：将醋酸采用去离子水进行稀释，获取0.5mol/L的醋酸溶液。S2：制备胶原和柠檬酸钠混合凝胶：在S1制得的0.5mol/L醋酸溶液中加入胶原，再加入抗凝血剂，得到胶原/抗凝血剂混合凝胶。S3：制备三维多孔结构的真皮层：将S2制得的胶原/抗凝血剂混合凝胶加入3D打印机的料槽中，根据CT扫描获取的受损皮肤区域的三维数据，设定3D打印机的程序，启动打印机，制得具有三维多孔结构的真皮层，再将真皮层经冷冻干燥后固化，所述三维多孔结构的孔隙率为80%~90%，孔径为200μm~300μm。S4：在S3制得的真皮层表面涂覆一层硅酮凝胶层，硅酮凝胶层由硅酮胶固化剂组成，硅酮胶和固化剂的质量比为5:1~8:1，所述固化剂为铂络合物。S5：待硅酮凝胶层固化后，用激光打孔机进行打孔，即获得3D打印人工皮，所述孔在硅酮凝胶膜表面分布均匀，孔径的大小为1μm~3μm。优选的，步骤S2中所述胶原的加入量为每100ml0.5mol/L醋酸溶液中加入4.9~6.9g胶原，所述抗凝血剂的加入量为每100ml0.5mol/L醋酸溶液中加入0.01~0.1g抗凝血剂。优选的，所述抗凝血剂为柠檬酸钠、枸橼酸钠、草酸钠和乙二胺四乙酸（EDTA）中的两种或两种以上。优选的，所述抗凝血剂为柠檬酸钠和枸橼酸钠，所述柠檬酸钠和枸橼酸钠的质量比为1:2。本发明的有益效果为：（1）方法简单，制备时间短，所需的原料来源丰富，价格低廉，生产成本低，3D打印人工皮由真皮层和表皮层组成，完全模拟人体皮肤结构；（2）3D打印人工皮具有高的孔隙率、适宜真皮细胞长入的孔径尺寸以及良好的力学性能，促进细胞生长，伤口愈合；（3）3D打印人工皮具有优良的抗凝血性，减小人工皮支架中的凝血，保持分泌细胞的活性，修复性强。具体实施例实施例一：一种3D打印人工皮的制备方法，包括以下步骤：S1:制备0.5mol/L的醋酸溶液：将醋酸采用去离子水进行稀释，获取0.5mol/L的醋酸溶液；S2:制备胶原和柠檬酸钠混合凝胶：取S1制得的100mL醋酸溶液中加入4.9g胶原，再加入0.1g由柠檬酸钠与枸橼酸钠组成的抗凝血剂，得到胶原/抗凝剂混合凝胶，所述柠檬酸钠与枸橼酸钠的质量比为1:1；S3:将S2制得的胶原/柠檬酸钠混合凝胶加入3D打印机的料槽中，根据CT扫描获取的受损皮肤区域的三维数据，设定3D打印机的程序，启动打印机，制得具有三维多孔结构的真皮层，经冷冻干燥后固化，其中三维多孔结构的孔隙率为85%，孔径在250μm；S4:在S3制得的真皮层表面涂覆一层硅酮凝胶层，硅酮凝胶层由硅酮胶和固化剂组成，硅酮胶和固化剂的质量比为6:1；S5：待硅酮凝胶层固化后，用激光打孔机使得硅酮凝胶膜表面分布大小均匀的孔，其中孔的大小为2μm，即获得3D打印人工皮。实施例二S1:制备0.5mol/L的醋酸溶液：将醋酸采用去离子水进行稀释，获取0.5mol/L的醋酸溶液；S2:制备胶原和柠檬酸钠混合凝胶：取S1制得的100mL醋酸溶液中加入5.9g胶原，再加入0.1g由柠檬酸钠、枸橼酸钠和EDTA组成的抗凝血剂，得到胶原/抗凝剂混合凝胶，所述柠檬酸钠、枸橼酸钠和EDTA的质量比为1:1:1；S3:将S2制得的胶原/柠檬酸钠混合凝胶加入3D打印机的料槽中，根据CT扫描获取的受损皮肤区域的三维数据，设定3D打印机的程序，启动打印机，制得具有三维多孔结构的真皮层，经冷冻干燥后固化，其中三维多孔结构的孔隙率为85%，孔径在250μm；S4:在S3制得的真皮层表面涂覆一层硅酮凝胶层，硅酮凝胶层由硅酮胶和固化剂组成，硅酮胶和固化剂的质量比为5:1；S5：待硅酮凝胶层固化后，用激光打孔机使得硅酮凝胶膜表面分布大小均匀的孔，其中孔的大小为2μm，即获得3D打印人工皮。实施例三S1:制备0.5mol/L的醋酸溶液：将醋酸采用去离子水进行稀释，获取0.5mol/L的醋酸溶液；S2:制备胶原和柠檬酸钠混合凝胶：取S1制得的100mL醋酸溶液中加入6.9g胶原，再加入0.1g由柠檬酸钠、枸橼酸钠和草酸钠组成的抗凝血剂，得到胶原/抗凝剂混合凝胶，所述柠檬酸钠、枸橼酸钠和草酸钠的质量比为1:1:1；S3:将S2制得的胶原/柠檬酸钠混合凝胶加入3D打印机的料槽中，根据CT扫描获取的受损皮肤区域的三维数据，设定3D打印机的程序，启动打印机，制得具有三维多孔结构的真皮层，经冷冻干燥后固化，其中三维多孔结构的孔隙率为85%，孔径在250μm；S4:在S3制得的真皮层表面涂覆一层硅酮凝胶层，硅酮凝胶层由硅酮胶和固化剂组成，硅酮胶和固化剂的质量比为8:1；S5：待硅酮凝胶层固化后，用激光打孔机使得硅酮凝胶膜表面分布大小均匀的孔，其中孔的大小为2μm，即获得3D打印人工皮。实施例四S1:制备0.5mol/L的醋酸溶液：将醋酸采用去离子水进行稀释，获取0.5mol/L的醋酸溶液；S2:制备胶原和柠檬酸钠混合凝胶：取S1制得的100mL醋酸溶液中加入6.9g胶原，再加入0.1g由柠檬酸钠和枸橼酸钠组成的抗凝血剂，得到胶原/抗凝剂混合凝胶，所述柠檬酸钠和枸橼酸钠的质量比为1:2；S3:将S2制得的胶原/柠檬酸钠混合凝胶加入3D打印机的料槽中，根据CT扫描获取的受损皮肤区域的三维数据，设定3D打印机的程序，启动打印机，制得具有三维多孔结构的真皮层，经冷冻干燥后固化，其中三维多孔结构的孔隙率为85%，孔径在250μm；S4:在S3制得的真皮层表面涂覆一层硅酮凝胶层，硅酮凝胶层由硅酮胶和固化剂组成，硅酮胶和固化剂的质量比为8:1；S5：待硅酮凝胶层固化后，用激光打孔机使得硅酮凝胶膜表面分布大小均匀的孔，其中孔的大小为2μm，即获得3D打印人工皮。实施例五为验证本发明3D打印人工皮是否达到预期的发明效果，对实施例一至实施例四得到的3D打印人工皮进行凝血酶原时间、部分凝血活酶时间和凝血酶时间实验，检测方法：将实施例一至实施例四制得的0.1g3D打印人工皮加入全血中，并放置于37℃下摇匀1h，然后经2500转离心10分钟，取血浆待测，用全自动血凝分析仪检测凝血酶时间、部分凝血活酶时间和凝血酶时间。结果如下表1所示：表1抗凝血性能试验结果从上表可以看出，本发明制备的3D打印人工皮具有优异的抗凝血性能，而且从实施例4可以看出，当抗凝血剂由柠檬酸钠和枸橼酸钠组成，且柠檬酸钠和枸橼酸钠的质量比为1:2时，其抗凝血性能是最好的。实施例六对比例：为单独的以胶原敷料。实验组：为实施例1～4的方法制备而成的3D打印人工皮。将上述实施例1～4所制备的3D打印人工皮与对比例进行伤口修复实验，对比实验组和对比例对创面的修复效果。实验结果如表2所示：表2伤口修复实验结果实施例1实施例2实施例3实施例4对比例伤口愈合时间（d）767512愈合情况伤口愈合完整伤口愈合完整伤口愈合完整伤口愈合完整伤口愈合完整由上表可知，实施例1~4所制备的3D打印人工皮和对比例均能对伤口创面完整修复，但是与对比例相比，实施例1~4所需的时间明显较短，说明本发明通过生物三维打印技术所制得的3D打印人工皮具有明显的促进伤口愈合的作用，而且当抗凝血剂由柠檬酸钠和枸橼酸钠组成，且柠檬酸钠和枸橼酸钠的质量比为1:2时，其促进伤口愈合的作用最突出。以上对本发明的特定实施例进行了说明，但本发明的保护内容不仅仅限定于以上实施例，在本发明的所属
技术领域：
中，只要掌握通常知识，就可以在其技术要旨范围内进行多种多样的变更。当前第1页1 2 3