[发明专利]一种3D打印柔性多孔支架材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种3D打印柔性多孔支架材料的制备方法，包括以下步骤：a)配制3D打印墨水；所述3D打印墨水的溶质为PLA、PLGA、PCL和PC中的一种或多种；所述3D打印墨水的溶剂为NMP、DMF和DMSO中的一种或多种；b)在气源动力下，采用步骤a)得到的3D打印墨水在接收装置上进行3D打印，得到纤维支架；c)将步骤b)得到的纤维支架进行溶剂置换，冷冻干燥后，得到3D打印柔性多孔支架材料。该制备方法材料选择范围广、制备过程简单、可在低温下进行；并且制备得到的纤维表面具有微纳米的孔隙结构，这种结构有利于生长因子、药物等活性物质的担载，并且粗糙的纤维表面有利于细胞的粘附及增殖。

技术领域

本发明涉及再生医学技术领域，更具体地说，是涉及一种3D打印柔性多孔支架材料及其制备方法。

背景技术

材料的结构和形貌特征决定着细胞的粘附、增殖和分化等生物学过程。宏观结构调节细胞的粘附和增殖，微观结构能够通过所担载的生长因子和药物的释放特性和其周边的细胞的营养物质的交换过程来影响细胞的生物学行为。因此，一个理想的组织工程支架，应该充分模拟细胞外基质的力学性能和生物学性能，使制备的支架具有良好的生物相容性、生物降解性，并且能够实现多级结构或梯度结构的精准控制，从而诱导组织的再生。

从原材料选择角度看，由于天然高分子如多糖类、胶原、明胶、蛋白质、多肽类等具有与细胞外基质的相似性、生物可降解性等优势被用于皮肤组织修复与再生的基质材料。如公开号为CN106668927A的中国专利公开了一种天然高分子材料护创贴，内层材料为海藻酸钠膜，外层覆盖物为聚酯/粘胶/纸质材料，有止血、抗感染、促进伤口愈合等功效；但是，由于天然高分子制备的支架力学性能差，还需要使用外层覆盖物。而中国专利CN106860918A公开了一种使用生物3D打印制备人工皮肤的方法，首先通过除脂、酶处理、盐析等过程处理胶原；然后将得到的胶原作为打印墨水进行3D打印，得到人工皮肤，打印室温度为4℃，打印接收台温度为37℃；最后进行后处理，包括：将打印的皮肤冷冻干燥，然后置于甲醛或戊二醛中交联6小时，并用磷酸盐缓冲液洗净，最后浸没于乙醇水溶液中冻干保存；但是，其使用鱼皮、软骨、肌腱、牛蹄筋、猪蹄作为基质材料进行生物3D打印，在用于皮肤组织修复时，有可能会产生免疫排斥反应，并且该方案采用了戊二醛作为交联剂用以提高材料的成型能力和力学性能，而不使用交联剂，很难获得一体化的组织工程支架；但是如果在后期处理时交联剂有残留，会给人体带来危害。

从加工工艺角度分析，目前3D打印技术主要包括：熔融沉积(FDM)成型技术、光固化(SLA)技术、激光烧结技术(SLS)等。FDM打印技术使用的是1.75-3mm直径的高分子纤维，高分子材料在打印头处熔融、挤出，然后在接收平台上形成器件结构；这就要求聚合物具备良好的可加工性，并且它的熔体状态和固化状态能够迅速转变，如果在熔融加工过程中加热时间过长或者温度过高，容易导致高分子的降解，并且聚合物熔融时黏度过大，也给加工带来困难，并且在高温条件下，生长因子等活性物质容易失活；这些缺点使该技术在组织工程领域的应用受到了限制。SLA打印技术使用的是光固化成型技术，这种技术能够快速固化成型，打印精度很高，但在这种方法对材料的选择范围很有限，打印材料里面需要添加一系列的光固化引发剂单体等成分，这样打印的器件由于会残留单体和引发剂等物质，并且很难去除，在植入体内适合会引起很大的风险。SLS技术使用的是激光烧结法进行3D打印，打印过程温度很高，这种方法适合金属材料的3D打印，也不适合担载组织工程支架所需的生长因子和药物。同时，以上几种方法制备的器件表面都呈现实体光滑结构，无微纳米结构的表面孔隙。

因此，再生医学领域亟需开发一种材料选择范围广、制备过程简单、可在低温下进行，并且能够担载生长因子或药物的3D打印技术。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种3D打印柔性多孔支架材料及其制备方法，本发明提供的制备方法材料选择范围广、制备过程简单、可在低温下进行，并且制备得到3D打印柔性多孔支架材料表面具有微纳米的孔隙结构，能够担载生长因子或药物。