[发明专利]一种皮肤组织工程支架的3D打印制备方法及该支架的体外细胞毒性测试方法

说明书

本发明提供了一种皮肤组织工程支架的3D打印制备方法及该支架的体外细胞毒性测试方法，包括用于支架材料的双醛基纳米纤维素的制备、明胶溶液的制备、双醛基纳米纤维素/明胶复合水凝胶的制备、3D组织工程支架打印的步骤。本发明利用3D生物打印技术解决了组织工程支架高孔隙率、高精度的要求。DAC作为交联剂，与GEL通过席夫碱反应发生交联形成网络结构使3D打印组织工程支架具有优异的力学性能而不易破裂，同时也提高了植物纤维的附加值。DAC/GEL水凝胶具有良好的生物相容性，无毒副作用，无免疫排异反应，及可降解特性外，还有生物活性，对细胞的生长和分化以及细胞功能的实现十分有利。

技术领域

本发明涉及一种用于皮肤组织工程支架打印的高强度材料的制备，及与之相适应的3D生物打印工艺。

背景技术

皮肤是创伤以及慢性疾病导致的溃疡是造成皮肤缺损及功能丧失的主要原因，组织工程技术的发展为其治疗提供了新思路，成为近年研究热点。传统方法制备的组织工程支架步骤繁琐，各过程精度不易把握，制作的支架性能差异很大，也不能随意改变支架的走向和孔隙。3D打印技术的出现为解决上述问题提供了可能，且具有成型迅速、样品标准、规模量产等优点，并且可通过改变各种参数打印出不同规模的支架。

皮肤组织工程的3D生物打印材料分为人工和成材料和天然高分子材料两大类。人工合成材料句有良好的力学性能和可塑性，容易打印成型，但其降解产物多引起周围炎症，生物相容性较差。天然高分子具有良好的生物相容性、生物可降解性及生物活性，可以更好的诱导受伤皮肤的自我恢复，但天力学性能较差，且在体内各种酶的作用下降解速度过快，新生组织还未长好时支架已经坍塌。

因此，寻找一种具有良好生物相容性、生物可降解性、生物活性及力学性能的材料，及与之相适应的3D打印制备工艺尤为重要。一旦解决了这个问题，该技术将快速运用到皮肤损伤的治疗中。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种用于皮肤支架3D打印的，具有生物相容性的生物水凝胶，及与之相适应的生物3D打印工艺及该支架的体外细胞毒性测试方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：一种皮肤组织工程支架的3D打印制备方法，其特征在包括以下步骤：

（1）双醛基纳米纤维素（DAC）的制备：在纳米纤维素（cellulose nanocrystals，CNC）溶液中加入高碘酸钠，避光反应，后经离心、透析至溶液中的自由离子完全去除，得到双醛基纳米纤维素溶液；

（2）明胶溶液的制备：在磷酸缓冲液（PBS）中加入明胶，不断搅拌直到完全溶解后得到明胶溶液；

（3）双醛基纳米纤维素（DAC）/明胶（GEL）复合水凝胶的制备：将双醛基纳米纤维素溶液与明胶溶液共混，迅速搅拌均匀后，静置孵化交联；

（4）3D组织工程支架的打印：计算设计好支架三维结构模型后导入3D打印机中；在料筒中装入双醛基纳米纤维素/明胶复合水凝胶材料，然后设置料筒温度、工作平台温度、针头直径、挤出压力、喷头行走速度、孔径参数，完成组织工程支架的3D打印后，直接使用或冷藏备用。

进一步地，步骤（1）中,所述的双醛基纳米纤维素可为棒状短晶须或线型纳米纤维，所获得的双醛基纳米纤维素溶液的质量浓度为2%～10%。

进一步地，步骤（1）中,所述的双醛基纳米纤维素由纳米纤维素经高碘酸钠氧化制得，纳米纤维素与高碘酸钠的固体质量比为1:1～3，反应温度为20～80℃，反应时间为3～20小时，反应结束后经离心、反复透析至双醛基纳米纤维素溶液中自由离子完全去除为止。

进一步地，步骤（2）中，所述的明胶溶液的质量浓度为2%～10%。