[發明專利]一種具有生物相容性的多糖基3D打印凝膠的制備及應用

在審

• 申請號: 202010909243.2
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112194801A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 宋弋;戶昕娜;馬濤;盧舒瑜;胡小松
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L5/06;C08L1/04;A61L27/48;A61L27/52;B33Y70/00
• 代理公司: 北京可專樂知識產權代理事務所(普通合伙) 11787
• 代理人: 王文紅

本發明提出一種具有生物相容性的多糖基3D打印凝膠的制備及應用，所述方法包括操作：配制納米纖維素晶體的膠體懸浮液，配制低甲氧基果膠的膠體溶液，將納米纖維素的膠體懸浮液和低甲氧基果膠的膠體溶液按照質量比1：(0.8～1.2)的比例混合，將混合的水凝膠液進行超聲和剪切，然后去除氣泡。本發明提出的具有生物相容性的多糖基3D打印凝膠的制備方法，所使用的材料納米纖維素晶體和低甲氧基果膠均為組成植物細胞壁的多糖，易生物降解。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，具體涉及一種3D打印材料的制備和應用。

背景技術

3D打印技術由于可以創造具有復雜宏觀形狀和微觀結構的物體，在制造領域脫穎而出，成為一項突破性的技術，它可以很容易地將復雜的虛擬設計轉化為實物。在生物和醫學領域，3D打印被認為是最有前途的技術之一，以制備適合于生物醫學組織的材料。其中，擠壓式3D打印出是一種快速有效的方法，將生物墨水在壓力作用下通過噴嘴擠出并在平臺上逐層沉積，通過相變或化學反應使各層結合在一起。適合擠壓式3D打印的材料應具有良好的剪切稀化特性，以便能夠順利通過噴嘴流動，且應具有良好的粘彈性和形狀保真度，使其在擠出后可以迅速固化成型并且能長時間維持自身結構。

應用于生物醫學的材料還應具有良好的生物相容性為生命體組織提供友好的環境。生物相容性是指材料植入人體后是否會對人體組織造成毒害作用。現有技術中，用于生物3D打印的材料存在以下問題：具有良好力學性能的塑料或金屬材料往往具有細胞毒性，而生物相容性較好的材料如水凝膠由于交聯作用較弱會在打印后發生坍塌，制約其在生物醫學領域的應用。

發明內容

針對本領域存在的不足之處，本發明的目的是提出一種具有生物相容性的多糖基3D打印凝膠的制備方法，本方法得到的多糖基3D打印凝膠具有良好形狀保真度。

本發明的第二個目的是提出所述的制備方法得到的多糖基3D打印凝膠。

本發明的第三個目的是提出應用所述的多糖基3D打印凝膠進行3D打印的方法。

為實現本發明上述目的的技術方案為：

一種具有生物相容性的多糖基3D打印凝膠的制備方法，其特征在于，包括操作：

(1)配制納米纖維素晶體的膠體懸浮液；

(2)配制低甲氧基果膠的膠體溶液；

(3)將納米纖維素的膠體懸浮液和低甲氧基果膠的膠體溶液按照(1～5)：(10～14)的比例混合，將混合的水凝膠液進行超聲和剪切，然后去除氣泡。

所述的納米纖維素晶體的直徑在1～100nm，長度1μm以內，其來源可以但不限于從植物中提取制得，例如用木材、秸稈或甘蔗渣提取制得。

其中，所述納米纖維素晶體的直徑為1～100nm，所述膠體懸浮液的質量濃度為15～25％。

發明人在試驗中發現，膠體懸浮液的濃度太大膠體會顯示出固體性質，從噴嘴無法流動擠出，而濃度太小打印則打印后迅速坍塌無法成型，實際實驗中最佳的膠體懸浮液的濃度為20％。

果膠是一種多糖，具有良好的生物相容性，無細胞毒性。

優選地，所述低甲氧基果膠的酯化度為10％～40％。

進一步地，所述步驟(2)中，將低甲氧基果膠用水配制成質量分數為1％～5％的膠體溶液。

本發明的方法中，配制溶液的水采用去離子水，或具有同等純度的水。

其中，所述步驟(3)中，將混合的水凝膠液攪拌均勻后在500～1000W功率下超聲10min，然后在10000～20000rpm下高速剪切2min。