[發明專利]一種用于3D打印的生物油墨及其應用

在審

• 申請號: 202011019233.8
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112138209A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 柏躍松;謝朝暉
• 申請（專利權）人: 惠州市至上新材料有限公司
• 主分類號: A61L27/18
• 分類號: A61L27/18;A61L27/08;A61L27/02;A61L27/54;A61L27/50;A61L27/60;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 林怡妏

本發明屬于生物技術領域，具體公開了一種用于3D打印的生物油墨及其應用，本發明的用于3D打印的生物油墨的配方體系為聚乳酸?羥基乙酸共聚物、聚己內酯、石墨烯、氫氧化鈉、碳納米管、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物、丙烯酸甲酯和生物活性物質，本發明采用乳酸?羥基乙酸共聚物、聚己內酯和聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物混合得到基本打印支架，該配合可以使得制備得到的打印支架形成一定的孔道結構，在聚己內酯中引入石墨烯來改變聚己內酯的表面及生物學特性。石墨烯和NaOH的添加增加了支架的親水性，碳納米管的添加可以增加打印支架的機械性能。丙烯酸甲酯的加入可以增加生物相溶性，提高細胞的存活性。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，特別涉及一種用于3D打印的生物油墨及其應用。

背景技術

生物油墨作為一種典型的軟物質材料，通常是各類天然生物材料或者具有生物相容性的人工合成材料，多是透明質酸、明膠、藻酸鹽、纖維素、殼聚糖等天然高分子及其衍生物。生物3D打印油墨材料中常含有活細胞或其它活性組分，這些生物或者人工合成材料為細胞或活性組分提供一定程度的保護、促進它們的生長，其他一些材料則扮演“骨骼”的角色，支撐起打印出的組織，防止其坍塌。由于打印時需要保證不破壞生物材料和細胞的生物學活性，打印條件極為苛刻，對生物3D打印用油墨材料的要求也極高。生物3D打印油墨要求材料具有良好的生物相容性、合適的黏度、足夠的強度、營養通透性、結構穩定性、較高的打印保真度和溫和的成型固化工藝。目前可用于生物3D打印的油墨材料種類極少，通用性不強，是生物3D打印技術應用的一大瓶頸，嚴重影響著3D打印產業的發展。理想的生物3D打印油墨材料在生物醫療衛生和組織工程等領域將發揮舉足輕重的作用，具有很大的應用潛力。

3D打印油墨必須具有以下性質：

（1）可打印性：材料能夠在空間和時間維度上精準可控增材成型的性能，即用于打印的材料必須可以在一定的時間內精確地沉積在所指定的空間內，該性能直接關系到 3D 打印產品是否能取得期望的結構與尺寸精度。前有大量的看起來很理想的新型生物材料或生物油墨的研發報道，但最終因這些油墨只能局限于某些簡單的成型，而失去實際應用價值。

（2）生物相溶性：隨著組織工程與再生醫學研究的深入，人們對生物相容性的認識已從最初的要求材料能夠與組織器官共存，且不引起宿主任何不良的局部或系統反應，發展到植入材料需要與宿主產生積極的相互作用，包括與宿主組織和/或免疫系統的相互作用，以達到調控宿主細胞、組織和器官活性與功能的目的。目前，3D 打印用于體外輔助醫療時，包括打印體外使用的醫學模型、醫療器械、康復輔具、假肢、手術導板等，對材料生物相容性的要求較低，只需要材料能夠提供適合的力學強度和可打印性能。當 3D 打印用于制備植入性醫療器械產品(如3D 打印骨骼、軟骨、關節、牙齒、義眼等永久植入替代物)、組織工程支架以及含細胞的組織器官替代物時，要求材料應具有良好的生物相容性。

（3）力學穩定性：材料具有一定的力學強度，能夠一定程度上抵抗外界作用力，維持打印物的形貌結構，對于打印物功能的發揮起著重要作用。在材料打印過程中，應根據實際應用目標，選擇設計具有不同力學特性的打印材料。例如，在 3D 打印構建組織器官的相關研究中，應根據不同靶組織器官(如皮膚、肝臟、軟骨、骨等)所需的結構力學環境，選用具有相應力學特性的打印材料。

（4）降解性：植入體內后應當隨著細胞的增殖及細胞外基質(ECM)的產生而逐漸降解，且降解速率應當與細胞產生 ECM 替換植入材料的速率，及新組織生成的速率相匹配。

仿生功能：近年來隨著研究的深入，仿生學對于理想生物材料研發的重要性逐漸彰顯出來。研究表明，向打印材料中加入細胞活性配體或將仿生組分加入到生物打印構建體中，可顯著改善內源和外源細胞的黏附、遷移、增殖和功能表達等。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種具有更好的生物學活性的用于3D打印的生物油墨，本發明的內容如下：