[发明专利]一种液体支撑介质内生物三维打印人工关节的方法

说明书

本发明公开了一种液体支撑介质内生物三维打印人工关节的方法，该液体支撑介质内生物三维打印人工关节的液体支撑介质由以下质量份数的原料制成：壳聚糖5‑50、海藻酸5‑50、环糊精5‑50、淀粉5‑50、白蛋白5‑50、明胶5‑50、溶剂5‑50。有益效果：该方法使用液体支撑介质内生物三维打印技术，极大地提高打印结构稳定性；而使用含种子细胞的打印液，可使产物含有大量细胞，根据需要，设计打印路径参数，打印获得人工关节生物支架，该方法所获得的人工关节生物支架精度高，同时携带大量细胞进行增殖修复，利于快速恢复关节腔内环境，重建关节结构与功能。

技术领域

本发明涉及三维打印技术领域，具体来说，涉及一种液体支撑介质内生物三维打印人工关节的方法。

背景技术

关节由关节面、关节囊和关节腔三部分构成，它是骨与骨之间的连接。关节由关节面至深层通常分为三层：软骨层，钙化软骨层，骨层。在运动中起到减少摩擦，减缓运动时的震动和冲击的作用。骨关节炎是一类较为常见的运动系统损伤，常见的骨关节炎包括髋关节炎、膝关节炎等，由炎症、感染、退化、创伤等因素引起，导致关节软骨变性或骨质结构改变，从而产生多关节肿胀、疼痛，远期甚至会引起关节畸形，残废等。

目前对骨关节炎的治疗分为非手术治疗和手术治疗两大类，非手术治疗主要包括抗炎、润滑药物治疗，效果主要为缓解症状，改善关节功能，但疗效持续时间较短，无法根治。手术治疗中最有效的为人工关节置换术。目前临床使用的人工关节材料包括金属材料、高分子材料和陶瓷材料。但上述材料均有各自不足，金属材料可能存在应力屏蔽、金属假体松动、锈蚀等不利因素；高分子材料硬度偏低，易磨损并产生碎屑与巨噬细胞反应引起骨吸收；陶瓷材料则弹性模量远高于人体骨，匹配性差。组织工程技术为人工关节的制备提供了一种理想、符合生理需求的方法。用组织工程技术，即在体外培养少量的种子细胞，在扩增后和生物支架结合成复合物，将其植入病变部位后，细胞增殖、分化、分泌基质，修复损伤组织，同时生物材料逐渐降解，最终达到生物学意义上的完全修复。该复合物在组织工程中起到支撑作用，同时提供大量种子细胞并为之提供成长、分化和增殖的空间。支架与细胞共同引导受损组织的再生进行和控制再生组织的结构。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种液体支撑介质内生物三维打印人工关节的方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种液体支撑介质内生物三维打印人工关节的方法，该液体支撑介质内生物三维打印人工关节的液体支撑介质由以下质量份数的原料制成：

壳聚糖5-50、海藻酸5-50、环糊精5-50、淀粉5-50、白蛋白5-50、明胶5-50、溶剂5-50。

该液体支撑介质内生物三维打印人工关节的方法，包括以下步骤：

种子细胞的培养：以含10％胎牛血清的F12培养基培养于37℃、5％CO2孵箱中，以含10％胎牛血清、结缔组织生长因子CTGF 25ng/ml、抗坏血酸25uM的α-MEM培养基培养于37℃、5％CO2孵箱中。

人工关节模型的建立：利用CT或MRI扫描获取损伤部位数据，通过生物三维打印机软件进行分割以及编辑处理，获取该部位三维模型，并进行局部修正及曲面化处理，保存该数据，格式为stl数据文件。

三维打印路径的建立：将所得三维模型数据进行切片分层处理，从而形成每个层面的，打印高分子材料以及打印含细胞水凝胶材料的打印路径，将两个路径分别保存，等待下一步骤。

液体支撑介质的制备：量取适量的壳聚糖、海藻酸、环糊精、淀粉、白蛋白和明胶，溶解于溶剂中并调整至所需密度。