[發明專利]納米二氧化硅修飾的3D打印氣管支架及其制備方法

在審

• 申請號: 201910122543.3
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN109821064A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 仲毅;史宏燦;盧丹;潘樞;單一波
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/30;A61L27/50;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

本發明公開了一種納米二氧化硅修飾的3D打印氣管支架及其制備方法，所述3D打印氣管支架以PCL材料制成，該3D打印氣管支架的孔徑為200μm，本發明公開的制備方法具體包括多孔氣管支架的制備和PCL支架的納米二氧化硅修飾兩個步驟，經納米表面修飾后的3D打印PCL氣管支架具有優良的生物力學性能，同時其生物相容性利于細胞的貼附和生長，體內埋植實驗證實其具有用于組織工程氣管重建的理想材料的前景。

技術領域

本發明涉及生物材料技術領域，具體涉及納米二氧化硅修飾的3D打印氣管支架及其制備方法。

背景技術

生物材料表面屬性影響著材料和生物環境之間的相互作用，尤其在組織工程領域，材料表面為生物活性分子和活細胞提供重要支撐。雖然PCL（聚己內酯）在3D打印中受到越來越廣泛的關注，但其表面疏水性限制了其進一步地應用。有研究人員通過膠原或明膠等表面修飾提高了PCL材料的親水性，并且通過細胞相容性試驗證實其具有良好的細胞粘附和增殖性能。

近年來，眾多研究人員都針對如何提高細胞在材料表面的粘附率展開了相關研究，包括使用高分子膜，疏水蛋白HGFI與血管內皮生長因子的結合，紫外臭氧處理工藝的優化等。諸如此類的研究結果表明表面修飾具有一定的科學性及時效性。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中的不足，提供一種納米二氧化硅修飾的3D打印氣管支架及其制備方法，利用該方法使材料表面細胞黏附點增多，更利于細胞的粘附以及在其表面的增殖。

本發明的技術方案為：一種納米二氧化硅修飾的3D打印氣管支架，以PCL材料制成，該3D打印氣管支架的孔徑為200 μm。

一種納米二氧化硅修飾的3D打印氣管支架的制備方法，具體包括兩個步驟：

（1）多孔氣管支架的制備

選用PCL為材料，采用打印噴頭在旋轉軸上打印的方式進行打印，旋轉軸以一定的速度轉動，打印噴頭沿旋轉軸來回移動，先在旋轉軸上打印出底層氣管支架，然后旋轉軸與打印底層時的旋轉方向相反進行運動，打印成形第二層氣管支架，繼而與上一層形成多孔結構，以此重復打印6層；

（2） PCL支架的納米二氧化硅修飾

將PCL支架于濃度為10%的納米二氧化硅溶液中浸泡過夜，第二天取出后室溫放置，5 d后縮合反應完全，形成納米二氧化硅修飾的PCL支架，記PCL-NM。

進一步地，氣管支架的孔徑通過改變旋轉軸的轉速和打印頭的行走速度進行調節，打印速度為3-10 mm/s。

進一步地，所述步驟1中打印溫度為85-95℃。

進一步地，所述步驟1中打印成型的氣管支架的層厚為0.08-0.12 mm。

本發明的有益效果為：

本發明通過納米二氧化硅涂層對3D打印的氣管支架進行表面修飾，納米二氧化硅的微結構為球形，其超細的納米級尺寸使之具有獨特的性質，可提高材料強度、抗老化和耐化學性能，經納米表面修飾后的3D打印PCL氣管支架具有優良的生物力學性能，同時其生物相容性利于細胞的貼附和生長，體內埋植實驗證實其具有用于組織工程氣管重建的理想材料的前景。

附圖說明

圖1是本發明公開的3D打印示意圖；

圖2是不同孔徑的氣管支架和兔新鮮氣管的形態學觀察圖和氣管材料的拉力-應變曲線；

圖3是修飾后補片表面的SEM觀察圖和EDS檢測結果圖；

圖4是納米二氧化硅修飾處理后各組PCL纖維交錯排列情況和孔徑大小的電鏡圖；