[發明專利]一種3D打印可降解高分子支架與光交聯水凝膠的復合支架

有效

• 申請號: 202010027576.2
• 申請日: 2020-01-10
• 公開（公告）號: CN111166933B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 楊熙;崔文國;余嘉;劉星志;柯東旭
• 申請（專利權）人: 蘇州諾普再生醫學有限公司
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61L27/18;A61L27/20;A61L27/50;A61L27/52;A61L27/56;A61L27/58;C08F251/00;C08F220/18;C08F220/32
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發明涉及一種3D打印的可降解高分子支架與光交聯水凝膠的復合支架，包括3D打印的可降解高分子支架，所述3D打印的可降解高分子支架內部包括交聯的高取代度和低取代度的光交聯水凝膠，優選聚己內酯(PCL)支架和不同取代度的甲基丙烯酸酐化明膠(GelMA)進行交聯復合。復合支架中，3D打印的可降解高分子支架具有良好的力學性能；高取代度的光交聯水凝膠交聯程度高，能夠形成纖維網絡和微孔，對細胞起到良好支撐；低取代度的光交聯水凝膠活性位點多，利于細胞粘附生長，并能夠吸附大量營養液。通過三者配合，使得復合支架內層到外層，都適合細胞生長、血管化，用于醫療上的人體修復時，實現支架一體化促進新組織再生。

技術領域

本發明涉及組織工程支架領域，具體涉及一種3D打印的可降解高分子支架與不同取代度和交聯程度的光交聯水凝膠的復合支架。

背景技術

組織工程支架材料是指能與組織活體細胞結合并能植入生物體的材料。這種支架材料要有利于作為細胞的載體、促進細胞繁殖和分化。另外，這種材料需要具備一定的力學強度，支架降解后為無害的代謝物。

組織工程支架材料分為天然支架材料和人工合成支架材料。天然支架材料包括膠原、明膠、纖維蛋白、殼聚糖、海藻酸鹽、透明質酸等，特點是降解速度較快、生物活性位點、適合細胞生長；人工合成支架材料包括聚己內酯、聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乙二醇等，特點是力學性能好，降解速度較慢，生物活性位點較少。例如，聚己內酯(Polycaprolactone，PCL)是一種人工合成的高分子材料，具有良好的生物相容性、可降解性、韌性和強度，適合作為組織工程支架材料，但是其本身不具有生物活性，表面光滑，疏水性強，不適宜細胞的粘附和生長。明膠是一種天然的生物大分子材料，是膠原部分降解的產物，具有良好的可降解性、生物相容性和生物活性，有利于細胞的粘附，并且降解產物可以促進細胞的生長；但其力學性能差，容易受細菌侵蝕、不耐水。

制備天然支架材料和人工合成支架材料的復合支架，綜合兩者的性質，就可以得到性能優異的支架。現有技術也進行了大量的嘗試，如CN102242463B公開了一種靜電紡制備明膠/聚己內酯復合納米纖維膜，將明膠/聚己內酯混合溶液制成紡絲液，采用靜電紡得到明膠/聚己內酯復合納米纖維素膜，既具有良好的性能，也有利于細胞的生長。但這類方法得到的支架材料孔徑單一，而且聚己內酯和明膠完全混合，會降低聚己內酯的力學性能并阻礙明膠對細胞生長的促進作用。

3D打印技術是快速成型技術的一種，現已廣泛用于各類支架的打印，能夠精確打印出所需要的支架孔徑和纖維直徑。3D打印用于PCL支架已有文獻報道，如CN110327495A公開了3D打印PCL基材制備組織工程耳廓形態復合支架，并應用該支架體外構建精確人耳形態軟骨。但上述文獻僅利用了單一的可降解高分子支架材料，不利于細胞的粘附生長。

采用光交聯基團對天然高分子改性，可以用于制備光交聯水凝膠，常用3D打印和支架材料，如光交聯明膠、光交聯透明質酸、光交聯殼聚糖等。例如，甲基丙烯酰化明膠(gelatin methacrylate，GelMA)，在明膠中引入甲基丙烯酰胺基團使其具有光敏性，紫外光下可將待固化的膠態液體永久性轉化成固體。GelMA具有良好的生物相容性，交聯之后可以形成一定的孔徑，有利于細胞的進入和營養物質的進入，代謝物質的排除，為細胞的增殖提供良好的環境。已有部分文獻將GelMA作為基材進行3D打印，如CN109821075A公開了一種生物材料的制備，在GelMA溶液中加入光引發劑，然后3D打印和紫外照射，得到GelMA光交聯材料。

基于上述現有技術中存在的技術問題，特提出本發明，本發明提供了一種3D打印的可降解高分子支架與不同取代度的光交聯水凝膠的復合支架，具有良好的力學性能并能夠促進細胞生長。

發明內容