[发明专利]一种复合细胞的海藻酸钠-明胶双网络水凝胶前驱体及制备方法和带有其的打印墨水及支架

说明书

本申请涉及生物材料的制备技术领域，尤其是涉及一种复合细胞的海藻酸钠‑明胶双网络水凝胶前驱体及其制备方法和带有其的打印墨水及支架。前驱体的组分组成以及各组分与水的质量比如下：双键修饰的明胶5%～20%；双键修饰的海藻酸钠1%～10%；蓝紫外光引发剂0.05%～0.1%；细胞浓度1×10⁶～4×10⁶ CFU/mL。本申请中双键修饰的海藻酸钠加入可以增强水凝胶基质的粘度，使构建的支架在蓝紫外交联前具有预形状，进而提高打印后支架的成型能力。同时双键修饰的海藻酸钠和双键修饰的明胶之间行成网络的穿插，可以使得打印出来的生物体支架不容易发生坍塌。

技术领域

本申请涉及生物材料的制备技术领域，尤其是涉及一种复合细胞的海藻酸钠-明胶双网络水凝胶打印墨水及其制备方法和带有其的打印墨水及支架。

背景技术

水凝胶是一种能够在水中达到溶胀平衡，在吸收并保持大量水分的同时，能保持本身的结构并具有良好力学强度的亲水性网状高分子溶胀体。

传统热聚合作为水凝胶最长用的聚合方法，由于其时间长，聚合时间不可控，以及随着聚合时间延长，凝胶系统黏度逐渐增加，造成了打印时成型困难，无法连续打印的问题。

而采用紫外固化方式，对生物体支架进行光固化，则不会存在上述问题。并且紫外光固化方式具有条件温和，不会对细胞造成伤害等特点。但目前常用的紫外光固化三维打印方法，是在打印的同时对材料进行固化。该方法对材料要求较高，需要打印的材料能在极短的时间能发生蓝紫外交联并塑性，否则打印出来的支架容易造成坍塌的问题。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有现有材料塑性差、打印出来的支架容易发生坍塌的缺陷。

发明内容

为了克服材料塑性差、打印出来的支架容易发生坍塌的缺陷，本申请提供一种复合细胞的海藻酸钠-明胶双网络水凝胶前驱体及制备方法和带有其的打印墨水及支架。

第一方面，本申请提供一种复合细胞的海藻酸钠-明胶双网络水凝胶基质前驱体，采用如下的技术方案：

一种复合细胞的海藻酸钠-明胶双网络水凝胶基质前驱体，其组分组成以及各组分与水的质量比如下：

双键修饰的明胶5％～20％；

双键修饰的海藻酸钠1％～10％；

蓝紫外光引发剂0.05％～0.1％；

细胞浓度1×10⁶～4×10⁶CFU/mL。

通过采用上述技术方案，本方案中双键修饰的海藻酸钠本身具有一定的粘度，可用来打印使三维构建的凝胶支架在蓝紫外交联前具有预形状，但是打印的支架保真度不好，容易发生坍塌，因此，借助双键修饰的明胶作为另一组分与双键修饰的海藻酸钠共同构建双网络体系，可以使得打印出来的生物体支架强度进一步的提高，不容易发生坍塌。

另外双键修饰的海藻酸钠的含量也可以影响打印时水凝胶基质的粘度:如果海藻酸钠的含量过高，则溶液粘度过高，流动性较差，打印时需要的压力过大，细胞无法存活，且材料不容易混匀；如果海藻酸钠的含量过低，溶液粘度过低，流动性太高，打印时塑性困难，支架会发生塌陷，无法保持预形状。因此将双键修饰的海藻酸钠的含量控制在1％～10％之间，则可获得有效保持支架预形状的效果。

双键修饰的明胶和双键修饰的海藻酸钠两者均为生物相容性好的材料，可以保证打印后包裹的细胞的活性。

双键修饰的海藻酸钠和双键修饰的明胶的用量比也经过了合理考量。双键修饰的海藻酸钠含量过高不利于细胞的铺展，双键修饰的明胶含量过高会导致交联网络过于致密，不利于细胞的生长和铺展。因此双键修饰的明胶的含量控制在5％～20％，海藻酸钠的含量控制在1％～10％之间，则可以实现细胞在支架中稳定黏附、生长、增殖甚至分化的目的。