[发明专利]一种3D打印组织工程支架及其制备方法

权利要求书

1.一种3D打印组织工程支架，其特征在于，包括钙磷活性生物材料含量呈逐层梯度变化的多孔层叠结构，所述多孔层叠结构由人造医用高分子-水凝胶复合微球通过选择性激光烧结制成，所述人造医用高分子-水凝胶复合微球为含KGN的水凝胶微球外包裹有钙磷活性生物材料和人造医用高分子材料，或者含KGN的水凝胶微球外包裹有人造医用高分子材料；

所述多孔层叠结构包括浅层、过渡层和底层，各层之间相互连接；

所述浅层中的人造医用高分子-水凝胶复合微球包括10-30%（wt）的透明质酸钠，10-30%（wt）的硫酸软骨素，60-70%（wt）的聚己内酯，0-2%（wt）的羟基磷灰石；所述过渡层中的人造医用高分子-水凝胶复合微球包括5-10%（wt）的透明质酸钠，5-10%（wt）的硫酸软骨素，10-20%（wt）的胶原，70-80%（wt）的聚己内酯，2-10%（wt）的羟基磷灰石；所述底层中的人造医用高分子-水凝胶复合微球包括20-30%（wt）的胶原，40-70%（wt）的聚己内酯，10-30%（wt）的羟基磷灰石。

2.根据权利要求1所述的3D打印组织工程支架，其特征在于，所述浅层的孔隙率为70-90%，厚度为1.5-3mm；所述过渡层的孔隙率为60-80%，厚度为2-4mm；所述底层的孔隙率为30-40%，厚度为0.5-1mm。

3.根据权利要求1所述的3D打印组织工程支架，其特征在于，所述人造医用高分子-水凝胶复合微球的粒径为100-300μm。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的3D打印组织工程支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备钙磷活性生物材料含量梯度变化的人造医用高分子-水凝胶复合微球系列：合成含KGN的水凝胶微球，在所述水凝胶微球外部包裹不同含量的钙磷活性生物材料和人造医用高分子材料，得到人造医用高分子-水凝胶复合微球；

S2：通过软件建模设计多孔多层级结构的三维模型；

S3：利用选择性激光烧结快速成型技术，将所述人造医用高分子-水凝胶复合微球系列按照所述三维模型进行逐层烧结，获得钙磷活性生物材料含量呈逐层梯度变化的多孔层叠结构。

5.根据权利要求4所述的3D打印组织工程支架的制备方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：

S1a：将KGN加入至水凝胶溶液中，并加入交联剂，在搅拌下逐渐滴加丙酮溶液，制备成乳液，固化得到含KGN的水凝胶微球，清洗；

S1b：将清洗后得到的水凝胶微球分散于丙酮溶液中，制备成水凝胶微球混悬液；将所述水凝胶微球混悬液加入含有人造医用高分子材料、含有或者不含有钙磷活性生物材料的二氯甲烷溶液中，超声分散形成S/O混合相，再在搅拌下逐步滴加聚乙烯醇水溶液，搅拌、离心、水洗，获得人造医用高分子-水凝胶复合微球。

6.根据权利要求5所述的3D打印组织工程支架的制备方法，其特征在于，所述S1包括以下步骤：

S1a：将KGN加入至浓度为10-20 mg/mL的含胶原、透明质酸钠、硫酸软骨素中的至少一种的水凝胶溶液中，并加入交联剂，在搅拌下逐渐滴加2-3倍体积的丙酮溶液，制备成乳液，固化得到含KGN的水凝胶微球，清洗；

S1b：将清洗后得到的水凝胶微球以浓度10 mg/ml分散于含有1-5%吐温80的丙酮溶液中，制备成水凝胶微球混悬液；将所述水凝胶微球混悬液加入到3倍体积的含有2%（wt）的聚己内酯、0~1%（wt）的羟基磷灰石的二氯甲烷溶液中，超声分散形成S/O混合相，再在搅拌下逐步滴加10倍体积的2%（wt）的聚乙烯醇水溶液，搅拌、离心、水洗、过筛，获得粒径为100-300μm的人造医用高分子-水凝胶复合微球。

7.根据权利要求5所述的3D打印组织工程支架的制备方法，其特征在于，所述KGN在所述水凝胶溶液中的浓度为0.01-0.1%（wt）。

8.根据权利要求4所述的3D打印组织工程支架的制备方法，其特征在于，所述激光烧结的参数为：激光功率为10-15 W，激光束直径100-200 μm，扫描速度为1000-1600 mm/s，扫描间距为0.1-0.2 mm，层厚度为0.1-0.15 mm。