[發(fā)明專利]一種3D打印柔性多孔支架材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910625260.0
• 申請日: 2019-07-11
• 公開（公告）號: CN110420351B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章培標(biāo);高大千;王宇;王宗良
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/56;A61L27/50;A61L27/58;B33Y10/00;B33Y70/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 紀志超

本發(fā)明提供了一種3D打印柔性多孔支架材料的制備方法，包括以下步驟：a)配制3D打印墨水；所述3D打印墨水的溶質(zhì)為PLA、PLGA、PCL和PC中的一種或多種；所述3D打印墨水的溶劑為NMP、DMF和DMSO中的一種或多種；b)在氣源動力下，采用步驟a)得到的3D打印墨水在接收裝置上進行3D打印，得到纖維支架；c)將步驟b)得到的纖維支架進行溶劑置換，冷凍干燥后，得到3D打印柔性多孔支架材料。該制備方法材料選擇范圍廣、制備過程簡單、可在低溫下進行；并且制備得到的纖維表面具有微納米的孔隙結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于生長因子、藥物等活性物質(zhì)的擔(dān)載，并且粗糙的纖維表面有利于細胞的粘附及增殖。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及再生醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，是涉及一種3D打印柔性多孔支架材料及其制備方法。

背景技術(shù)

材料的結(jié)構(gòu)和形貌特征決定著細胞的粘附、增殖和分化等生物學(xué)過程。宏觀結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)細胞的粘附和增殖，微觀結(jié)構(gòu)能夠通過所擔(dān)載的生長因子和藥物的釋放特性和其周邊的細胞的營養(yǎng)物質(zhì)的交換過程來影響細胞的生物學(xué)行為。因此，一個理想的組織工程支架，應(yīng)該充分模擬細胞外基質(zhì)的力學(xué)性能和生物學(xué)性能，使制備的支架具有良好的生物相容性、生物降解性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多級結(jié)構(gòu)或梯度結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制，從而誘導(dǎo)組織的再生。

從原材料選擇角度看，由于天然高分子如多糖類、膠原、明膠、蛋白質(zhì)、多肽類等具有與細胞外基質(zhì)的相似性、生物可降解性等優(yōu)勢被用于皮膚組織修復(fù)與再生的基質(zhì)材料。如公開號為CN106668927A的中國專利公開了一種天然高分子材料護創(chuàng)貼，內(nèi)層材料為海藻酸鈉膜，外層覆蓋物為聚酯/粘膠/紙質(zhì)材料，有止血、抗感染、促進傷口愈合等功效；但是，由于天然高分子制備的支架力學(xué)性能差，還需要使用外層覆蓋物。而中國專利CN106860918A公開了一種使用生物3D打印制備人工皮膚的方法，首先通過除脂、酶處理、鹽析等過程處理膠原；然后將得到的膠原作為打印墨水進行3D打印，得到人工皮膚，打印室溫度為4℃，打印接收臺溫度為37℃；最后進行后處理，包括：將打印的皮膚冷凍干燥，然后置于甲醛或戊二醛中交聯(lián)6小時，并用磷酸鹽緩沖液洗凈，最后浸沒于乙醇水溶液中凍干保存；但是，其使用魚皮、軟骨、肌腱、牛蹄筋、豬蹄作為基質(zhì)材料進行生物3D打印，在用于皮膚組織修復(fù)時，有可能會產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)，并且該方案采用了戊二醛作為交聯(lián)劑用以提高材料的成型能力和力學(xué)性能，而不使用交聯(lián)劑，很難獲得一體化的組織工程支架；但是如果在后期處理時交聯(lián)劑有殘留，會給人體帶來危害。

從加工工藝角度分析，目前3D打印技術(shù)主要包括：熔融沉積(FDM)成型技術(shù)、光固化(SLA)技術(shù)、激光燒結(jié)技術(shù)(SLS)等。FDM打印技術(shù)使用的是1.75-3mm直徑的高分子纖維，高分子材料在打印頭處熔融、擠出，然后在接收平臺上形成器件結(jié)構(gòu)；這就要求聚合物具備良好的可加工性，并且它的熔體狀態(tài)和固化狀態(tài)能夠迅速轉(zhuǎn)變，如果在熔融加工過程中加熱時間過長或者溫度過高，容易導(dǎo)致高分子的降解，并且聚合物熔融時黏度過大，也給加工帶來困難，并且在高溫條件下，生長因子等活性物質(zhì)容易失活；這些缺點使該技術(shù)在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。SLA打印技術(shù)使用的是光固化成型技術(shù)，這種技術(shù)能夠快速固化成型，打印精度很高，但在這種方法對材料的選擇范圍很有限，打印材料里面需要添加一系列的光固化引發(fā)劑單體等成分，這樣打印的器件由于會殘留單體和引發(fā)劑等物質(zhì)，并且很難去除，在植入體內(nèi)適合會引起很大的風(fēng)險。SLS技術(shù)使用的是激光燒結(jié)法進行3D打印，打印過程溫度很高，這種方法適合金屬材料的3D打印，也不適合擔(dān)載組織工程支架所需的生長因子和藥物。同時，以上幾種方法制備的器件表面都呈現(xiàn)實體光滑結(jié)構(gòu)，無微納米結(jié)構(gòu)的表面孔隙。

因此，再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域亟需開發(fā)一種材料選擇范圍廣、制備過程簡單、可在低溫下進行，并且能夠擔(dān)載生長因子或藥物的3D打印技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種3D打印柔性多孔支架材料及其制備方法，本發(fā)明提供的制備方法材料選擇范圍廣、制備過程簡單、可在低溫下進行，并且制備得到3D打印柔性多孔支架材料表面具有微納米的孔隙結(jié)構(gòu)，能夠擔(dān)載生長因子或藥物。