[發明專利]一種基于3D生物打印技術制備皮膚組織工程支架的方法及該支架的體外細胞毒性測試方法

在審

• 申請號: 201810088401.5
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108114324A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 周驥平;姜亞妮;許曉東;張琦;趙國琦;朱興龍
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: A61L27/60
• 分類號: A61L27/60;A61L27/56;A61L27/52;A61L27/50;A61L27/58;A61L27/26;B33Y10/00;B33Y70/00;G01N33/50
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

本發明公開了一種基于3D生物打印技術制備皮膚組織工程支架的方法及該支架的體外細胞毒性測試方法，包括用于打印支架的高強度纖維素納米纖維/明膠復合水凝膠的制備、3D組織工程支架打印的工藝、支架的交聯工藝。本發明利用3D生物打印技術解決了組織工程支架高孔隙率、高精度的要求。CNF作為GEL的填充料，具有提高GEL機械強度的作用，打印后的支架使用京尼平溶液中浸泡進行交聯。該方法制備的皮膚組織工程支架具有良好的力學性能，且無毒副作用，無免疫排異反應，同時使用3D打印技術制備組織工程支架具有方便快捷、易于控制的優勢，并且可以根據病人傷口的深淺，大小，形狀進行個性化定制。

技術領域

本發明涉及一種基于3D生物打印技術制備皮膚組織工程支架的方法及該支架的體外細胞毒性測試方法，具體涉及一種具有生物相容性、生物可降解性、生物活性并滿足組織工程支架要求的復合材料的制備，及與之相適應的3D打印工藝。

背景技術

組織缺損修復及器官移植是20世紀醫學史上最偉大的突破之一。生物3D打印技術的出現為幾千萬需要器官移植和組織修復的病人帶來了新的曙光。

3D打印也被稱為快速成型技術，誕生于20世紀80年代末。這是一種基于材料堆積法的制造技術，被認為是近20年來制造業的一個重大成就。它是一門集機械工程，計算機輔助設計，工程技術，分層制造技術，數控技術，材料科學，激光技術于一身的科學，能夠直接，快速，準確地將某一功能或生產零件的設計原型直接轉換成產品，為產品生產實現高效率和低成本提供了手段。

支架材料的研究及選擇是組織工程支架的重要研究內容，天然高分子材料明膠具有良好的生物相容性、生物可降解性及生物活性，可以更好的誘導受傷皮膚的自我恢復，但力學性能較差，且在體內各種酶的作用下降解速度過快，新生組織還未長好支架已經坍塌，因此，尋找一種可以提高其力學性能的方法重要。

利用快速成型技術將具有優良機械性能的明膠復合材料打印成具有三維多孔結構的皮膚組織工程支架，可為皮膚損傷修復提供新的途徑。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供了一種基于3D生物打印技術制備皮膚組織工程支架的方法及該支架的體外細胞毒性測試方法。

本發明目的通過如下技術方案實現：一種基于3D生物打印技術制備皮膚組織工程支架的方法，其特征是，包括以下步驟：

（1）明膠（gelatin，GEL）溶液的制備：在磷酸緩沖液（PBS）中加入明膠，不斷攪拌直到明膠全部溶解，得到明膠溶液；

（2）纖維素納米纖維（cellulose nanofibers，CNF）/明膠（gelatin，GEL）復合水凝膠的制備：在明膠溶液中加入纖維素納米纖維溶液，采用溶液共混法；

（3）組織工程支架的3D打印：將纖維素納米纖維/明膠（CNF/GEL）復合水凝膠材料倒入到3D打印機料筒中，然后設置料筒溫度、工作平臺溫度、針頭直徑、擠出壓力、噴頭行走速度、孔徑參數，完成組織工程支架的3D打印；

（4）組織工程支架的交聯：將打印好的支架置入京尼平溶液中浸泡，取出后反復沖洗可直接使用，或冷存備用。

進一步地，步驟（1）中，所述的明膠溶液的質量濃度為2～15%（質量百分比）。

進一步地，步驟（2）所述的纖維素納米纖維/明膠復合水凝膠的制備，所述的纖維素納米纖維溶液，其質量濃度為1%-8%，纖維素納米纖維的填充量為3～20%，即納米纖維素（干重）在共混物（干重，指纖維素納米纖維和明膠）中的質量百分比為3～20%。

進一步地，步驟（2）所述的纖維素納米纖維/明膠復合水凝膠的制備，共混溫度為25～45℃，共混時間為1～4小時。