生物墨水、可免疫调节促毛囊再生的细胞支架及其制备方法和应用

本发明涉及一种生物墨水、可免疫调节促毛囊再生的细胞支架及其制备方法和应用，属于生物。

背景技术：

1、皮肤作为人体的第一道防线，严重损伤的皮肤无法完全再生。皮肤附属器官如毛囊等结构缺失，会影响皮肤调节体温、分泌等功能。毛囊再生是实现皮肤的功能性附属结构再生的关键。自体移植是治疗伤口愈合和毛囊再生的最好治疗方法，然而自体供体的来源有限。因此迫切需要开发一种具有毛囊再生功能的新型皮肤替代品。

技术实现思路

1、本发明的技术目的是提供一种生物墨水、可免疫调节促毛囊再生的细胞支架及其制备方法和应用，其在体外模拟皮肤缺损愈合时细胞所处的微环境，进而促进皮肤再生尤其是其附属结构毛囊的重建。

2、第一方面，本发明提供一种生物墨水。生物墨水包括水凝胶溶液和活细胞，细胞在生物墨水的浓度为(1-10)×106个/ml；水凝胶溶液包含作为水凝胶基质的有机高分子材料和释放功能性离子的无机组分钼酸钙；在所述水凝胶溶液中，水凝胶基质的质量分数为2-12％(w/v)，钼酸钙的质量浓度为1000μg/ml以下。

3、较佳地，所述细胞包括毛囊干细胞、真皮毛乳头细胞、内皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞中的至少一种。

4、较佳地，所述作为水凝胶基质的有机高分子材料包括结冷胶、透明质酸、甲基纤维素、明胶、甲基丙烯酸酰化明胶、甲基丙烯酸酰化透明质酸、壳聚糖、海藻酸钠中的至少一种；优选地，所述水凝胶为明胶和甲基丙烯酸酰化明胶作为基质的复合水凝胶。

5、较佳地，所述钼酸钙的直径为100-300nm，优选直径为200nm。

6、较佳地，所述水凝胶溶液还包括光交联剂；所述光交联剂占水凝胶溶液的质量分数为0.1-0.4％(w/v)；更优选地，所述光交联剂包括irgacure 2959、苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂(lap)中的至少一种。

7、第二方面，本发明提供一种可免疫调节促毛囊再生的细胞支架。可免疫调节促毛囊再生的细胞支架为上述任一项所述的生物墨水通过3d打印制备的三维支架框架；所述三维支架框架具有多层由生物墨水打印而成的层结构。

8、较佳地，形成层结构的生物墨水为具有相同种类细胞的生物墨水。

9、较佳地，形成层结构的生物墨水为具有不同种类细胞的生物墨水；优选地，所述三维支架框架具有两种生物墨水按-a-b-a-b-循环排列模式打印的同层单元-a-b-堆叠形成的层结构；更优选地，a为含有毛囊干细胞的生物墨水，b为含有巨噬细胞的生物墨水。所述支架的特点在于既含有组织分化潜能的干细胞，又具备提供免疫微环境的巨噬细胞。在后续培养或植入体内后支架逐步释放出钼酸根离子，通过直接刺激干细胞以及刺激免疫细胞间接调节干细胞，促进皮肤及毛囊再生。

10、第三方面，本发明提供一种可免疫调节促毛囊再生的细胞支架的制备方法。将生物墨水通过3d打印按照交错排列的方式进行沉积形成支架的层结构，然后促使支架交联尤其是光交联，得到所述可免疫调节促毛囊再生的细胞支架。

11、第四方面，本发明提供上述任一项所述的可免疫调节促毛囊再生的细胞支架在促进皮肤修复和皮肤组织再生领域尤其是在皮肤附属结构毛囊再生领域的应用。

技术特征：

1.一种生物墨水，其特征在于，生物墨水包括水凝胶溶液和活细胞，细胞在生物墨水的浓度为(1-10)×106个/ml；水凝胶溶液包含作为水凝胶基质的有机高分子材料和释放功能性离子的无机组分钼酸钙；在所述水凝胶溶液中，水凝胶基质的质量分数为2-12％(w/v)，钼酸钙的质量浓度为1000μg/ml以下。

2.根据权利要求1所述的生物墨水，其特征在于，所述细胞包括毛囊干细胞、真皮毛乳头细胞、内皮细胞、巨噬细胞、中性粒细胞中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的生物墨水，其特征在于，所述作为水凝胶基质的有机高分子材料包括结冷胶、透明质酸、甲基纤维素、明胶、甲基丙烯酸酰化明胶、甲基丙烯酸酰化透明质酸、壳聚糖、海藻酸钠中的至少一种；优选地，所述水凝胶为明胶和甲基丙烯酸酰化明胶作为基质的复合水凝胶。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生物墨水，其特征在于，所述钼酸钙的直径为100-300nm，优选直径为200nm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物墨水，其特征在于，所述水凝胶溶液还包括光交联剂；所述光交联剂占水凝胶溶液的质量分数为0.1-0.4％(w/v)；更优选地，所述光交联剂包括irgacure 2959、苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂(lap)中的至少一种。

6.一种可免疫调节促毛囊再生的细胞支架，其特征在于，可免疫调节促毛囊再生的细胞支架为权利要求1至5中任一项所述的生物墨水通过3d打印制备的三维支架框架；所述三维支架框架具有多层由生物墨水打印而成的层结构。

7.根据权利要求6所述的可免疫调节促毛囊再生的细胞支架，其特征在于，形成层结构的生物墨水为具有相同种类细胞的生物墨水。

8.根据权利要求6所述的可免疫调节促毛囊再生的细胞支架，其特征在于，形成层结构的生物墨水为具有不同种类细胞的生物墨水；优选地，所述三维支架框架具有两种生物墨水按-a-b-a-b-循环排列模式打印的同层单元-a-b-堆叠形成的层结构；更优选地，a为含有毛囊干细胞的生物墨水，b为含有巨噬细胞的生物墨水。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的可免疫调节促毛囊再生的细胞支架的制备方法，其特征在于，将生物墨水通过3d打印按照交错排列的方式进行沉积形成支架的层结构，然后促使支架交联尤其是光交联，得到所述可免疫调节促毛囊再生的细胞支架。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的可免疫调节促毛囊再生的细胞支架在促进皮肤修复和皮肤组织再生领域尤其是在皮肤附属结构毛囊再生领域的应用。

技术总结
本发明公开一种生物墨水、可免疫调节促毛囊再生的细胞支架及其制备方法和应用。生物墨水包括水凝胶溶液和活细胞，细胞在生物墨水中的浓度为(1‑10)×10<supgt;6</supgt;个/mL；水凝胶溶液包含作为水凝胶基质的有机高分子材料和释放功能性离子的无机组分钼酸钙；在所述水凝胶溶液中，水凝胶基质的质量分数为2‑12％(w/v)，钼酸钙的质量浓度为1000μg/mL以下。上述细胞支架在体外模拟皮肤缺损愈合时细胞所处的微环境，在动物皮肤缺损模型中重建了毛囊附属结构，进而促进完整的皮肤再生。

技术研发人员：吴成铁,吴金福
受保护的技术使用者：中国科学院上海硅酸盐研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11