[发明专利]一种基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架

说明书

本发明提供一种基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架，其通过对不同细胞组织进行观察分析，并采用水溶性材料制作出可支撑细胞支架的三维结构，再采用生物可降解材料将三维结构的内部孔隙全部填满后放置在水溶液中将水溶性材料溶解去除，从而获得由生物可降解材料所组成的生物支架。本发明所制作的生物支架内部微孔孔径多样不一，有利于细胞的生长，并且所述基于3D打印的生物支架制作方法简单快速，能满足制作需求。

技术领域

本发明涉及3D制作生物支架领域，尤其涉及一种基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架。

背景技术

组织工程的关键技术之一在于：通过具有良好生物相容性和生物降解吸收性能的生物材料来制备成具有特定形状和相连孔结构的多维多孔细胞支架（细胞外基质替代物）。组织工程多孔支架的孔形态主要有纤维、多孔海绵/泡沫等多种，相应地，其致孔方法和技术也各不相同。纤维支架是组织工程研究中最早采用的细胞外基质替代物之一， 主要由PGA或其共聚物等结晶性聚合物纤维构成，纤维支架的不足之处在于孔隙率和孔尺寸不易控制，亦不易独立调节；传统的多孔泡沫/海绵支架的致孔方法主要有粒子致孔法、热诱导相分离法、气体发泡法和烧结微球法等，传统制备方法优势在于制备形状复杂的微观孔隙结构，并且孔隙率较高，但外形由手工操作实现，可控性不强，无法准确控制微孔或微管道的分布、空间走向、和相互连通性等结构特性。

以骨植入体为例，3D打印制备多孔金属对组织工程骨的发展有重要意义，减少了因自体骨移植对患者身体造成的损伤，同时降低了异体骨移植高昂的费用。而现今市面上的多孔金属合金骨修复植入物多为微孔单一，单一均匀结构重复，多数是固定大小的孔径与单一孔道联通结构，而这与人体骨组织骨小梁结构不相符，且目前对组织结构的设计并不够重视，没有充分利用3D打印精确设计内部结构的优势，单一重复的结构不利于细胞生长，并且现有3D设备无法直接打印带微孔的组织结构。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于3D打印的生物支架制作方法及生物支架，旨在解决现有技术所制作的生物支架多为微孔单一、结构重复且孔径大小一致，不利于细胞生长的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于3D打印的生物支架制作方法，其中，包括以下步骤：

A、根据不同细胞的生长需求，在预先设定的人体数字库中选择细胞支架的孔隙率、线径、形状以及支架表面积，建立具有孔隙的三维模型，并进行保存；

B、将三维模型导入到与3D生物打印机相连的计算机控制系统中，并采用水溶性材料进行3D打印，获得具有孔隙的三维结构；

C、采用生物可降解材料将三维结构中的孔隙全部填满，并静置至生物可降解材料固化后，将其放入水溶液中使水溶性材料溶解，获得具有组织结构的生物支架。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步骤A中，所述人体数字库指的是通过CT或核磁共振采集多组人体器官组织医学影像数据所构建的解剖学数据库，其包括生物支架的孔隙率、线径、形状以及支架表面积。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步骤B中，所述水溶性材料包括水溶性树脂和水溶性聚合物中的任一种。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步骤C中，所述生物可降解材料包括聚乳酸和聚乙丙交脂中的任一种。

所述基于3D打印的生物支架制作方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、对细胞进行观察分析，并参照预先设定的人体数字库中三维结构数据及特征，选择细胞支架的孔隙率、线径、形状以及支架表面积，建立具有孔隙的三维模型；