[发明专利]一种基于PVA水凝胶软骨支架的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于PVA水凝胶软骨支架的制备方法，属于生物组织工程领域。该方法首先建立软骨支架的CAD模型，并据此以羟基磷灰石微球为基体材料，通过三维打印机打印出软骨成型模具；利用分子动力学计算出不同PVA百分含量的PVA水凝胶的力学性能，找出符合要求的配比，并以此数据指导实践，将其与适量的成骨细胞均匀混合来调制出含有成骨细胞的PVA水凝胶，然后在模具里填充含有成骨细胞的PVA水凝凝胶，最后连接到体外动态灌流系统平台中，对其进行培养，最后在软骨支架成型后将其从模具中取出使用。本方法实现了零污染的支架制备，缩短了制备周期，可以实现模具具有一定的空隙结构，便于支架灌流培养过程中营养物质、细胞代谢产物的流通与排泄。

主权项

一种基于PVA水凝胶软骨支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、软骨支架模具的制备，包括如下子步骤：子步骤1：建立模具的三维CAD模型，将其从下至上顺序分割成间距为Δh的二维截面图形N份，第i份截面图形面积为Ai，其中Δh的大小为多孔生物陶瓷微球的直径；子步骤2：将子步骤1中输出的N份二维截面图形导入三维打印机，并将生物胶黏剂装入三维打印机的储液腔；子步骤3：i＝1，启动三维打印机；子步骤4：在成型工作台上均匀的铺上第i层多孔生物陶瓷微球；子步骤5：把第i层生物胶黏剂喷洒到第i层多孔生物陶瓷微球上；形成第i层；子步骤6：判断i值，如果i＜N,则i＝i+1，进入子步骤4；否则，进入子步骤7；子步骤7：支架模具制作完毕，取出模具，将支架模具放入到医用消毒酒精中浸泡，然后水洗，晾干，此时得到的是一种微孔结构的软骨骨支架模具；步骤二、运用分子动力学进行数值计算：运用分子动力学计算不同PVA百分含量PVA水凝胶的力学性能，从而探索出满足生物力学性能要求的PVA水凝胶的配比；步骤三、PVA水凝胶及其与成骨细胞的混合体的配备：按分步骤二所得参数，配制一定浓度的PVA溶液，加热90℃恒温水浴溶解，60℃烘箱恒温去泡。待溶液澄清后转入容器内，将其置于常温下冷却至室温，而后将软骨细胞及软骨生长因子放置于水凝胶中均匀混合，并将该混合液填充满步骤一制得的软骨骨支架模具，最后连同模具一同放置于紫外线光照环境下进行交联成型；步骤四：支架培养：将步骤三制成的填充满含有成骨细胞、软骨生长因子的PVA水凝胶置于动态灌流系统平台进行培养,细胞培养液为高糖DMEM培养液，每100ml培养液中添加有10ml 胎牛血清、29.2mg谷氨酰胺和10mg青霉素/链霉素；数周后将其取出，得到PVA水凝胶软骨支架。