[发明专利]改性柞蚕丝蛋白以及基于该柞蚕丝蛋白的3D打印墨水

说明书

本发明涉及3D生物打印材料，具体涉及改性柞蚕丝蛋白以及基于该柞蚕丝蛋白的3D打印墨水，属于生物材料和生物医学工程技术领域。本发明提供了一种新型的具有优越力学性能和生物相容性的可光聚合改性柞蚕丝蛋白，该改性柞蚕丝蛋白为甲基丙烯酸酐接枝柞蚕丝蛋白，采用甲基丙烯酸酐与柞蚕丝蛋白反应得到。本发明采用柞蚕丝蛋白为基体，甲基丙烯酸酐接枝柞蚕丝蛋白，得到了一种新型的可用于光固化3D打印的生物材料，该材料具有优异的力学性能、生物相容性以及3D打印特性，其制备和打印方法简单，成本较低，适用于各种细胞，且打印后的支架力学性能和细胞相容性较好，可以让细胞具有较好的存活率和增殖率。

技术领域

本发明涉及3D生物打印材料，具体涉及改性柞蚕丝蛋白以及基于该柞蚕丝蛋白的3D打印墨水，属于生物材料和生物医学工程技术领域。

背景技术

3D生物打印技术是体外构建复杂的组织和器官等组织工程和再生医学的重要技术支撑之一。基于数字光处理(digital light processing，DLP)的3D生物打印技术通过紫外光投影技术引发光敏液体逐层光固化，与喷墨、挤压和激光辅助打印等其他3D打印技术相比，具有快速成型、打印精度高和细胞存活率高等优势而被广泛应用。

3D生物打印技术的核心在于生物打印墨水，传统的3D打印材料主要存在生物相容性的问题，而丝素蛋白由于具有较好生物相容性被应用于3D打印领域，比如申请号为201610832278.4的中国发明专利公开了一种基于三维打印的蚕丝蛋白/明胶支架材料及其制备方法，该支架为蚕丝蛋白溶液中加入明胶，形成蚕丝蛋白/明胶复合水凝胶，后将该复合水凝胶从三维打印机的针头挤出制得支架材料。申请号为201711362521.1的中国发明专利公开了一种纸团状石墨烯改性的光固化蚕丝蛋白三维打印材料及其制备方法，该材料包括纸团状石墨烯、蚕丝蛋白水凝胶、光引发剂和助剂。申请号为201710793524.4的中国发明专利公开了一种基于蚕丝微球生物墨水的三维打印伤口包覆材料及其制备方法，采用含包覆阿司匹林的蚕丝蛋白微球、蚕丝蛋白水溶液、紫外光引发剂和聚乙烯醇酯制备蚕丝微球生物墨水。文献《用于数字光处理3D打印的可精确打印且生物相容的丝素生物墨水》(Kim SH,Yeon Y K,Lee J M,et al.Precisely printable and biocompatible silk fibroinbioink for digital light processing3D printing[J].Nature Communications,2018,9(1):1620)也报道了将甲基丙烯酸缩水甘油酯与家蚕丝蛋白游离氨基反应接枝上双键用于DLP 3D打印(BSF-GMA)。

可见，现有的生物墨水大都采用家蚕丝蛋白(Bombyx mori silk fibroin，BSF)，由于家蚕丝蛋白缺乏可用于细胞粘附的精氨酸-甘氨酰-天冬氨酸(RGD)序列，在一定程度上限制其应用。

柞蚕丝(Antheraea pernyi(A.p.)silk fibroin，ASF)是野生柞蚕所吐之丝，具有耐酸碱、强度高等特性，脱胶后得到的柞蚕丝蛋白主要是由丙氨酸的重复链段组成，相较于家蚕丝蛋白疏水性更强，分子链段更加规整；除此以外，柞蚕丝蛋白中含有与整合素受体结合的RGD三肽序列，细胞粘附作用更明显，这表明将柞蚕丝蛋白用于DLP 3D打印具有较好的应用潜力。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种新型的可用于3D打印的改性柞蚕丝蛋白。

本发明改性柞蚕丝蛋白，为甲基丙烯酸酐接枝柞蚕丝蛋白，采用甲基丙烯酸酐与柞蚕丝蛋白反应得到，其中，甲基丙烯酸酐的体积与柞蚕丝蛋白的质量比为0.1～14％mL/g。