[發明專利]一種生物仿生基質的3D打印墨水及其制備方法

有效

• 申請號: 201811375168.5
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109316630B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王富友;張玲
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍醫大學第一附屬醫院;重慶凝驕生物科技有限公司
• 主分類號: A61L27/26
• 分類號: A61L27/26;A61L27/50;A61L27/52;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 譚科學

本發明涉及一種生物仿生基質的3D打印墨水及其制備方法，所述3D打印墨水中物質質量濃度為4～7mg/ml,其物質原料按質量比計由以下組成：膠原蛋白：琥珀?；z原蛋白：醛基化硫酸軟骨素:醛基化透明質酸為35～45：35～45:10～15:5～15。由本發明的3D打印墨水，可以簡單快速的得到無細胞毒性，凝膠強度好的膠原蛋白復合水凝膠，不需要任何額外的交聯劑，且其材料力學強度好，體現出良好的軟骨重建功能，細胞在復合水凝膠內分散性好，有望成為生物仿生基質的良好材料。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及一種生物仿生基質的3D打印墨水及其制備方法。

背景技術

膠原蛋白是生物高分子，動物結締組織中的主要成分，也是哺乳動物體內含量最多、分布最廣的功能性蛋白，占蛋白質總量的25％～30％，某些生物體甚至高達80％以上。因此膠原蛋白具有良好的生物相容性、可生物降解性以及生物活性，在食品、醫藥、組織工程、化妝品等領域獲得廣泛的應用。

目前研發膠原蛋白水凝膠作為生物修復材料或者軟骨修復基質的很多報道，在前期凝膠制備過程中，使用EDAC(碳二亞胺)作為交聯劑形成凝膠，盡管文獻報道EDAC無毒性或毒性較小，但動物實驗證實采用凝膠方式其毒性較強，原因是無法取出交聯過程中的副產物及其殘余的EDAC。在申請號為201310520057.X的“一種可水解逆轉膠原蛋白的水凝膠及其制備方法”的專利中提到將醛基化和酰肼化衍生的糖胺聚糖和膠原蛋白反應，通過醛基衍生化產物和膠原蛋白肽鏈上的氨基NH₂進行共價鍵合形成亞胺，進而通過加入糖胺聚糖酰肼化產物實現原位聚合包埋膠原蛋白分子；但最后要形成真正意義上的膠原蛋白水凝膠，還需要加入二乙烯基砜、酰肼類化合物或碳化二亞胺中的一種或多種交聯劑，而且這種反應時間較長。故急需對膠原蛋白水凝膠的新方法進行研發。

近年來興起的生物3D打印技術在組織工程領域得到快速發展，可以通過構建三維立體和結構復雜的支架模型實現生物3D打印，可以更好地模擬細胞微環境，而且兼具高通量、可重復、自動化和精確可控等特點，還可以針對患者病情進行個性化治療，可見3D生物打印在組織工程領域的發展前景非常廣闊。

3D生物打印技術將生物材料在計算機輔助下通過逐層沉積方法組裝，可用于組織工程，再生醫學和其他生物學研究中活組織和器官的重建。目前，生物打印的材料通常是由水凝膠、微載體、細胞顆粒和脫細胞基質成分構成的的生物墨水。根據生物墨水的固化方式可將3D生物打印方法分為噴墨法、擠出沉積法、光固化成型和激光輔助成型等。其中，噴墨法需使用交聯劑作為支撐，影響細胞存活率，擠出沉積法難以在打印材料的生物相容性和可行性之間找到平衡點，光固化成型法和激光輔助生物打印則用到紫外光和激光脈沖，都可能影響到細胞活性和功能。在申請號為201510684279.4的“一種用于3D打印的生物墨水”專利中提到利用有交聯功能的水溶性合成聚合物和水溶性天然高分子自發形成生物活性組分，但墨水最后還需要通過紫外光光照固化成型，墨水成分以合成高分子為主，生物相容性有限，而且固化方式操作復雜不利于模型的快速成型。故急需研發操作簡便，且生物相容性好的3D打印生物墨水。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種制備無細胞毒性，且凝固時間較快的膠原蛋白水凝膠的生物仿生基質的3D打印墨水，更提供墨水的制備方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1.一種生物仿生基質的3D打印墨水，墨水中物質質量濃度為4～7mg/ml,其物質原料按質量比計由以下組成：膠原蛋白：琥珀?；z原蛋白：醛基化硫酸軟骨素:醛基化透明質酸為35～45:35～45:10～15:5～15,溶劑為水。

進一步，其物質原料按質量比計由以下組成：膠原蛋白：琥珀?；z原蛋白：醛基化硫酸軟骨素：醛基化透明質酸為40:40:15:5。

2.一種生物仿生基質的3D打印墨水的制備方法，包括如下步驟：

a.將膠原蛋白琥珀?；刘；潭?0～70％；