[发明专利]一种3D打印支架及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种3D打印支架及制备方法和应用，本发明将间充质干细胞外泌体搭载于细胞外基质凝胶并进行3D打印，得到特定构象的组织修复支架，使其具有更强的生物降解能力和外泌体释放能力；搭载间充质干细胞外泌体的细胞外基质3D打印支架具有高生物活性、高支撑性和高定制性，可更好地针对特定缺损进行修复。

技术领域

本发明属于生物材料组织修复及免疫调控领域，具体涉及搭载间充质干细胞外泌体的细胞外基质3D打印支架及制备方法和其在组织修复免疫调控中的应用。

背景技术

外泌体相关材料已在组织修复中取得较大关注，它是由特定细胞分泌的一类小型细胞外囊泡，其粒径约60-150nm，通常携带多种生物活性分子，通过融入靶细胞而实现细胞交互。其中间充质干细胞外泌体，已被认为具有广大的生物治疗前景，并已开始向临床转化。

细胞外基质凝胶是指由细胞外基质及常用凝胶如GelMA混合形成的凝胶。其中，细胞外基质具有细胞分泌的多糖、蛋白、蛋白聚糖等生物大分子，组成复杂的结构网络，支持细胞生长并调节细胞的生物行为，GelMA提供了更加有保证的支撑性及成胶性，使得细胞外基质凝胶可以快速凝固成形。

3D打印技术是一种快速数字化成型技术，在计算机软件控制下实现个性化、精准化、效率高、利用率高的成形过程。已被广泛利用于特定形貌的物件成形，并且已在临床得到初步应用。

目前对于细胞外基质凝胶3D打印支架和外泌体的应用较为分离，缺少同时具有外泌体高生物活性分子释放能力和细胞外基质凝胶3D打印支架高个体化和成型性的复合结构。申请号为CN202010084165.7的专利公布了一种修复软骨缺损的生物3D打印复合墨水的制备方法，将软骨细胞外基质与混合材料按比例打印，得到了具有快速交联和高生物相容性的支架，但是未搭载高生物活性成分如外泌体。申请号为CN201710797883.7的专利公布了一种定向释放功能的外泌体复合胶原生物支架及其制备方法和用途，将外泌体分散至纳米胶原小球，实现外泌体释放，但并未实现3D打印成形，个体化定制及支撑性具有限制。同时，上述专利并未研究支架对于组织修复免疫的调控作用，其作用机制相对不明晰。

因此，需要一种搭载间充质干细胞外泌体的细胞外基质3D打印支架及其在组织修复免疫调控中的应用，达到高生物活性、高支撑性和高定制性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种搭载间充质干细胞外泌体的细胞外基质3D打印支架及制备方法和其在组织修复免疫调控中的应用。将间充质干细胞外泌体搭载于细胞外基质凝胶并进行3D打印，得到特定构象的组织修复支架，使其具有更强的生物降解能力和外泌体释放能力。

一种3D打印支架，将间充质干细胞外泌体与细胞外基质凝胶混合，并由3D打印平台光固化成形。

作为优选，所述3D打印平台光固化成形时采用的3D打印支架构型包括径向构型、同心圆构型和实心构型。

作为优选，所述的细胞外基质凝胶包括细胞外基质和甲基丙烯酰化凝胶。

作为优选，所述的细胞外基质包括软骨细胞外基质、骨膜细胞外基质、肌腱细胞外基质。

作为优选，细胞外基质凝胶混合浓度为细胞外基质1-10％，单位为w/v，甲基丙烯酰化凝胶8-15％，单位为w/v。

作为优选，所述的细胞外基质采用软骨细胞外基质；所述的细胞外基质浓度为1-3％，单位为w/v，甲基丙烯酰化凝胶浓度为10％，单位为w/v。

一种3D打印支架的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：采用差速离心+超滤法提取间充质干细胞外泌体，

步骤二：混合1-10％细胞外基质及8-15％甲基丙烯酰化凝胶并搭载外泌体蛋白的浓度为0.1％-2.0％的间充质干细胞外泌体；