[發明專利]一種基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架

有效

• 申請號: 201610215438.0
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105617465B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 趙小文;張東鋒;趙文平;蔡君華
• 申請（專利權）人: 深圳市艾科賽龍科技股份有限公司
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/50;G06F3/12;B33Y50/02
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;楊宏

本發明提供一種基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架，其通過對不同細胞組織進行觀察分析，并采用水溶性材料制作出可支撐細胞支架的三維結構，再采用生物可降解材料將三維結構的內部孔隙全部填滿后放置在水溶液中將水溶性材料溶解去除，從而獲得由生物可降解材料所組成的生物支架。本發明所制作的生物支架內部微孔孔徑多樣不一，有利于細胞的生長，并且所述基于3D打印的生物支架制作方法簡單快速，能滿足制作需求。

技術領域

本發明涉及3D制作生物支架領域，尤其涉及一種基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架。

背景技術

組織工程的關鍵技術之一在于：通過具有良好生物相容性和生物降解吸收性能的生物材料來制備成具有特定形狀和相連孔結構的多維多孔細胞支架（細胞外基質替代物）。組織工程多孔支架的孔形態主要有纖維、多孔海綿/泡沫等多種，相應地，其致孔方法和技術也各不相同。纖維支架是組織工程研究中最早采用的細胞外基質替代物之一， 主要由PGA或其共聚物等結晶性聚合物纖維構成，纖維支架的不足之處在于孔隙率和孔尺寸不易控制，亦不易獨立調節；傳統的多孔泡沫/海綿支架的致孔方法主要有粒子致孔法、熱誘導相分離法、氣體發泡法和燒結微球法等，傳統制備方法優勢在于制備形狀復雜的微觀孔隙結構，并且孔隙率較高，但外形由手工操作實現，可控性不強，無法準確控制微孔或微管道的分布、空間走向、和相互連通性等結構特性。

以骨植入體為例，3D打印制備多孔金屬對組織工程骨的發展有重要意義，減少了因自體骨移植對患者身體造成的損傷，同時降低了異體骨移植高昂的費用。而現今市面上的多孔金屬合金骨修復植入物多為微孔單一，單一均勻結構重復，多數是固定大小的孔徑與單一孔道聯通結構，而這與人體骨組織骨小梁結構不相符，且目前對組織結構的設計并不夠重視，沒有充分利用3D打印精確設計內部結構的優勢，單一重復的結構不利于細胞生長，并且現有3D設備無法直接打印帶微孔的組織結構。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架，旨在解決現有技術所制作的生物支架多為微孔單一、結構重復且孔徑大小一致，不利于細胞生長的問題。

本發明的技術方案如下：

一種基于3D打印的生物支架制作方法，其中，包括以下步驟：

A、根據不同細胞的生長需求，在預先設定的人體數字庫中選擇細胞支架的孔隙率、線徑、形狀以及支架表面積，建立具有孔隙的三維模型，并進行保存；

B、將三維模型導入到與3D生物打印機相連的計算機控制系統中，并采用水溶性材料進行3D打印，獲得具有孔隙的三維結構；

C、采用生物可降解材料將三維結構中的孔隙全部填滿，并靜置至生物可降解材料固化后，將其放入水溶液中使水溶性材料溶解，獲得具有組織結構的生物支架。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步驟A中，所述人體數字庫指的是通過CT或核磁共振采集多組人體器官組織醫學影像數據所構建的解剖學數據庫，其包括生物支架的孔隙率、線徑、形狀以及支架表面積。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步驟B中，所述水溶性材料包括水溶性樹脂和水溶性聚合物中的任一種。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步驟C中，所述生物可降解材料包括聚乳酸和聚乙丙交脂中的任一種。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步驟A具體包括：

A1、對細胞進行觀察分析，并參照預先設定的人體數字庫中三維結構數據及特征，選擇細胞支架的孔隙率、線徑、形狀以及支架表面積，建立具有孔隙的三維模型；