[發(fā)明專利]一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架及其3D打印方法和專用多噴頭3D打印機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011489540.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112590203B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設計）人: 阮長順;彭劉琪;陳志剛;王品品;吳明明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院深圳先進技術(shù)研究院
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/171;B29C64/205;B29C64/227;B29C64/314;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y40/10
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 任志龍

1.一種負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架的3D打印方法，其特征在于，所述負載藥物、活性因子、細胞的可控梯度支架包括一體化梯度支架，從下至上依次包括軟骨下骨層支架、軟骨層支架和含有抗炎藥的水凝膠層，三層結(jié)構(gòu)牢固連接；所述一體化梯度支架包括至少兩種材料的第一材料和第二材料；所述第一材料和第二材料分別交替打印后構(gòu)建成該軟骨層支架;

所述第一材料為混合有活性因子或者藥物的熱塑性材料；所述第二材料為混合有細胞或者活性因子或者藥物的水凝膠材料，所述第一材料和所述第二材料分別交替打印出該軟骨層支架;

所述第一材料和所述第二材料交替打印的結(jié)構(gòu)層上還設有頂層，頂層涂覆有第三材料；所述第三材料為混合有活性因子或者藥物的水凝膠材料,以形成該水凝膠層;

所述第一材料和所述第二材料交替打印的結(jié)構(gòu)層的底部還連接有由第四材料打印而成的底層，所述第四材料為混合有活性因子或者藥物的熱塑性材料,以形成該軟骨下骨層支架;

該3D打印方法包括步驟如下：

S1. 打印材料準備:將熱塑性材料與活性因子或藥物混合為打印墨水一(1)與打印墨水二(2)；將混合有細胞或者活性因子或者藥物與紫外光引發(fā)劑的水凝膠作為打印墨水三(3)；

S2.在3D生物打印機的各噴頭的通道內(nèi)裝載各打印墨水，其中第一噴頭的溫控通道裝載打印墨水一(1)；第二噴頭的溫控通道裝載打印墨水二(2)；第三噴頭的通道裝載打印墨水三(3)；

S3.第一噴頭的溫控通道先打印打印墨水一(1)，構(gòu)建該軟骨下骨層支架；

S4.一步交替打印：打印墨水二(2)通過3D生物打印機帶有溫控通道的第二噴頭噴出，打印墨水三(3)通過3D生物打印機的第三噴頭噴出,第二噴頭和第三噴頭交替打印，構(gòu)建成該軟骨層支架；

S5.涂覆：在該軟骨層支架的頂層涂敷含抗炎藥的涂物(5)，用來緩慢釋放抗炎藥，最終形成骨軟骨一體化支架；

S6.固型：一體化梯度支架半成品打印完成后，放于紫外交聯(lián)儀中進行光固型，使一體化梯度支架半成品塑化成型；

S7.培養(yǎng)增殖：將塑化成型的一體化梯度支架取出，加入培養(yǎng)基，放置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，使細胞在水凝膠的孔隙中黏附并增殖，得到最終的具有緩釋抗炎藥物的含細胞骨軟骨一體化支架(4)；

S1的打印材料準備具體為將Mw=14000的聚己內(nèi)酯和具有成骨作用含量20%的β-磷酸三鈣以4：1的重量比例在60℃溶解混勻，獲得打印墨水一(1)；將Mw=14000的聚己內(nèi)酯和具有成軟骨作用1wt%的小分子有機化合物Kartogenin（KGN）以1：1的重量比例混合均勻，獲得打印墨水二(2)；將作為細胞載體且質(zhì)量分數(shù)5%的雙鍵透明質(zhì)酸與2×10 CFU/mL的人體髓間充質(zhì)干細胞hBMSCs、含量0.01%的紫外光引發(fā)劑、其余組成成分為水，四者混合，獲得打印墨水三(3)；將雙鍵透明質(zhì)酸、10 mg/mL的多肽、50 mg/mL的雙氯酸芬鈉混合，三者體積比為1：0.5：0.5，獲得含抗炎藥的涂物(5)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，使用的多噴頭3D打印機的方法包括：

第一步：校正打印中所用到的各通道位置，并使與通道相連的所有噴頭底部均在同一水平線上；

第二步：第二噴頭和第三噴頭相對上下左右移動進行打印：打印過程中打印基體靜止，每完成第一材料或者第二材料的打印，第二噴頭和第三噴頭的位置均上移；根據(jù)預先設計的打印基體的形狀打印，打印下一材料時，第二噴頭或第三噴頭下降進行打印；如此循環(huán)，第二噴頭和第三噴頭交替打印，直至完成打印。