一种3D打印生物墨水及其制备方法和应用

本发明属于3d生物打印，尤其涉及一种3d打印生物墨水及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，由于组织工程技术的飞速发展，已经实现了对损伤或老化组织、器官进行全方位的修复。细胞、生长因子和支架材料是组织工程三要素，它们结合后可以植入人体或经体外培养后植入体内。其中，组织工程支架主要是为了承载细胞和生长因子，为新生组织提供临时性的机械支撑。然而，传统的组织工程支架不能满足上述要求，这给再生医学带来了挑战。而作为增材制造技术之一的3d打印技术的出现，给再生医学的发展带来了转机。

2、水凝胶因其三维网络结构能模拟自然组织，力学性质与软组织相似，具有良好的生物相容性、输送养分和排泄代谢物的高效性以及包裹细胞的强大能力，在3d生物打印中能满足形态学要求并较好地支持细胞增殖，可用作细胞生长的支架，从而引起了广泛关注。作为一种天然类水凝胶，胶原蛋白具有良好的生物相容性，同时具有较小免疫反应、低抗原性等，有助于细胞的粘附及增殖。但是，纯胶原水凝胶存在机械性能差、降解速率过快等固有的缺陷，很难以逐层堆积的方式形成3d结构，因此对胶原进行改性或与其他组分结合以弥补胶原水凝胶材料自身的不足是目前3d生物打印领域的研究热点。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种3d打印生物墨水及其制备方法和应用。

2、本发明的具体技术方案包括：

3、本发明提供了一种3d打印生物墨水，包括甲基丙烯酰化胶原、光引发剂以及纤连蛋白溶液。

4、作为本发明的进一步优化方案，所述3d打印生物墨水中，甲基丙烯酰化胶原为10-15wt％、光引发剂为10-15wt％以及纤连蛋白溶液为1-5wt％。

5、作为本发明的进一步优化方案，所述胶原是从鼠尾中提取得到的鼠尾胶原。

6、作为本发明的进一步优化方案，所述稳定剂为透明质酸、海藻酸钠、玻璃酸钠中的一种。

7、作为本发明的进一步优化方案，所述纤连蛋白、稳定剂及甘油的质量比为1-3:1：1-3。

8、本发明还提供了一种如上述任一所述的3d打印生物墨水在重建生物组织或器官以及构建体外生物模型中的应用。

9、本发明还提供了一种如上述任一所述的3d打印生物墨水的制备方法，包括以下步骤：

10、(1)将甲基丙烯酸酐加入到胶原的醋酸溶液中充分反应，得到甲基丙烯酰化胶原；

11、(2)将纤连蛋白、稳定剂、甘油分散至甘油中，得到纤连蛋白溶液；

12、(3)将步骤(1)得到的甲基丙烯酰化胶原溶于醋酸溶液中，随后依次添加光引发剂及步骤(2)得到的纤连蛋白溶液，充分混合、交联后，得到所述3d打印生物墨水。

13、综上所述，本发明的有益效果为：

14、(1)本发明基于提取的鼠尾胶原对其进行化学修饰以制备可光交联的甲基丙烯酰化胶原，具有多孔和立体连通的结构，其孔隙表面比较平滑，孔径均匀且具有一定的方向性，同时也具有为细胞提供黏附支撑空间，输送营养物质和代谢产物的通道。在3d生物打印技术的帮助下，这种结构可以促进营养物质的交换，为组织细胞在立体上提供了生长的空间。

15、(2)本发明将甲基丙烯酰化胶原与醋酸、光引发剂及纤连蛋白溶液制备得到的可光交联的3d打印生物墨水，该3d打印生物墨水机械性能好，且具有良好的生物相容性，适合于细胞的三维培养，在组织工程领域，尤其是3d生物打印领域有着很好的应用前景，并且为后期制备新型胶原基水凝胶提供了参考。

技术特征：

1.一种3d打印生物墨水，其特征在于，包括甲基丙烯酰化胶原、光引发剂以及纤连蛋白溶液。

2.根据权利要求1所述的一种3d打印生物墨水，其特征在于，所述3d打印生物墨水中，甲基丙烯酰化胶原为10-15wt％、光引发剂为10-15wt％以及纤连蛋白溶液为1-5wt％。

3.根据权利要求1所述的一种3d打印生物墨水，其特征在于，所述胶原是从鼠尾中提取得到的鼠尾胶原。

4.根据权利要求1所述的一种3d打印生物墨水，其特征在于，所述稳定剂为透明质酸、海藻酸钠、玻璃酸钠中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种3d打印生物墨水，其特征在于，所述纤连蛋白、稳定剂及甘油的质量比为1-3:1：1-3。

6.一种如权利要求1-5任一所述的3d打印生物墨水在重建生物组织或器官以及构建体外生物模型中的应用。

7.一种如权利要求1-5任一所述3d打印生物墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于3D生物打印技术领域，具体公开了一种3D打印生物墨水及其制备方法和应用，所述3D打印生物墨水的制备方法，包括以下步骤，(1)将甲基丙烯酸酐加入到胶原的醋酸溶液中充分反应，得到甲基丙烯酰化胶原；(2)将纤连蛋白、稳定剂分散至甘油中，得到纤连蛋白溶液；(3)将步骤(1)得到的甲基丙烯酰化胶原溶于醋酸溶液中、随后依次添加光引发剂及步骤(2)得到的纤连蛋白溶液，充分混合、交联后，得到所述3D打印生物墨水3D打印生物墨水。该3D打印生物墨水机械性能好，且具有良好的生物相容性，适合于细胞的三维培养，在组织工程领域，尤其是3D生物打印领域有着很好的应用前景。

技术研发人员：冯冲,刘婧,陈刘赠,孟伟
受保护的技术使用者：合肥学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15