[發明專利]一種打印材料、組織工程支架的制備方法及組織工程支架

在審

• 申請號: 201611003927.6
• 申請日: 2016-11-15
• 公開（公告）號: CN106730032A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王翀;馬小晗
• 申請（專利權）人: 王翀
• 主分類號: A61L27/54
• 分類號: A61L27/54;A61L27/22;A61L27/24;A61L27/20;A61L27/56;A61L27/12;A61L27/18
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技術領域

本發明屬于生物材料與再生醫學技術領域，特別是涉及一種用于組織工程支架打印的打印材料，利用該材料實現的組織工程支架的制備方法及組織工程支架。

背景技術

三維支架作為組織工程三要素之一，在組織再生過程中發揮重要作用。制備理想的組織工程支架用于修復組織缺損、促進組織再生是當前研究熱點之一。現有的支架成型技術的類型較多，且各有優缺點，三維打印技術中的低溫三維打印因具有能精確控制支架孔徑尺寸和孔隙率的優勢，越來越多地應用于組織工程領域。

目前，低溫三維打印已實現部分材料的成功打印，合成材料例如：水溶性高分子包括殼聚糖、I型膠原蛋白；合成油溶性高分子包括乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)、聚左旋乳酸(PLLA)；此外包括無機納米顆粒如羥基磷灰石、磷酸鈣、生物玻璃等。然而，這些材料通常是將合成材料與無機納米顆粒混合后打印實現，如PLGA與納米羥基磷灰石(nHA)混合后打印，或者以水為溶劑把殼聚糖與nHA混合后，用低溫三維打印成三維復合材料支架。盡管如此，現有材料所打印的三維支架仍然存在缺陷，具體的：經冷凍三維打印的PLGA雖然表現出精確三維結構，但生物活性較差。有研究人員在高分子溶液中加入生長因子，但直接將生長因子加入有機溶劑中會降低其活性。

低溫三維打印對溶解材料的溶劑要求較為苛刻，要求溶劑在常溫下為能夠溶解材料的液態，而在溶液從噴嘴打印出后能很快轉變為凍結狀態，以保證支架成型。因此，溶解材料的溶劑成為制約合成材料與天然高分子材料的均一復合的瓶頸。當前，利用低溫三維打印時，所選擇溶解材料的溶劑絕大多數情況下為I，4-二氧六烷(D1)，較少數情況下選擇水。但是I，4-二氧六烷的沸點較高，在三維打印完成后必須藉由冷凍干燥來去除溶劑，這個過程會降低生長因子的活性并有很大幾率使得支架出現尺寸收縮。有鑒于此，有必要找尋新的方法，解決低溫三維打印的溶劑去除、尺寸收縮、生長因子活性降低等問題，以使所打印支架同時具有良好的物相容性、生物活性、尺寸穩定性、溶劑可去除性等方面的優勢，拓寬低溫三維打印所處理材料的范圍，擴展其應用。

發明內容

本發明的第一目的是提供一種打印材料，以解決現有打印材料在進行低溫三維打印時組織工程支架出現尺寸收縮、水溶性生物活性材料活性降低的問題。

本發明的第二目的是提供一種組織工程支架的制備方法。

本發明的第三目的是提供一種組織工程支架。

為了實現上述第一目的，本發明提供一種打印材料，其包括：油溶性高分子材料、油性溶劑、生物陶瓷粉體、水溶性生物活性材料和水。

本發明如上所述的打印材料，優選地，所述油溶性高分子材料為天然高分子材料和/或合成生物材料。優選地，油溶性高分子材料與油性溶劑質量體積比為0.02 g/ml～0.5 g/ml。優選地，油溶性高分子材料與油性溶劑的體積和：水溶性生物活性材料與水的體積和之比在10～99之間。

更優選地，所述天然高分子材料為I型膠原蛋白、II型膠原蛋白、絲素蛋白和硫酸軟骨素中的至少一種;所述合成生物材料為左旋乳酸-己內酯共聚物、聚己內酯、聚羥基乙酸、聚D,L-乳酸、聚乳酸-羥基乙酸共聚物、D,L-乳酸和三亞甲基碳酸酯共聚物和聚左旋乳酸中的至少一種。

本發明如上所述的打印材料，優選地，所述生物陶瓷粉體為納米羥基磷灰石顆粒、納米磷酸三鈣顆粒、納米磷酸鈣中的至少一種。

本發明如上所述的打印材料，優選地，所述油性溶劑的沸點小于等于65℃。優選地，所述油性溶劑為二氯甲烷、氯仿、環己烷、六氟異丙醇中的至少一種。

本發明如上所述的打印材料，優選地，所述水溶性生物活性材料為形態形成蛋白（BMPs）、轉化生長因子（TGF）、表皮細胞生長因子（EGF）、血管內皮生長因子（VEGF）和血小板衍生生長因子（PDGF）中的至少一種。

本發明如上所述的打印材料，優選地，所述油溶性高分子材料和生物陶瓷粉體的質量比為0.01～9.99:1。優選地，水溶性生物活性材料與水的質量體積比為1ng/mL～50mg/mL。

為了實現上述第二目的，本發明提供一種組織工程支架的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將油溶性高分子材料溶解在油性溶劑中形成混合溶液,并與溶解有水溶性生物活性材料的水溶液混合成油包水乳液，并將油包水乳液轉移至三維打印機墨盒；

步驟2，通過CAD軟件對組織工程支架進行建模預處理、對組織工程支架三維模型分層切片，并設置三維打印設備的打印參數；