[发明专利]用于3D打印的浆料、3D结构体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于3D打印的浆料、3D结构体及其制备方法和应用，涉及三维生物打印技术领域。用于3D打印的浆料包括海藻酸盐、聚赖氨酸和水，其中海藻酸盐的质量是水质量的20‑40％，海藻酸盐的羧基和聚赖氨酸的氨基的摩尔比为1:0.1‑2。本发明3D结构体的制备方法使用用于3D打印的浆料进行3D打印得到。本发明浆料成型性好，可直接打印出在生理环境下能较为稳定存在的结构体，同时改善了海藻酸盐的生物惰性，通过控制海藻酸钠和聚赖氨酸的比例能够调控支架的整体电荷，利于搭载不同类型的有效生物成分，促进细胞的粘附和增殖。经打印后的结构体经过进一步化学交联稳定性更好，能长时间保持其完整性。

技术领域

本发明涉及三维生物打印技术领域，具体而言，涉及一种用于3D打印的浆料、3D结构体及其制备方法和应用。

背景技术

三维(3D，3Dimensions)生物打印技术是在三维打印技术基础上衍生出的，在打印生物材料的同时负载细胞或者生长因子的打印技术，在制备人造器官与组织和药物筛选模型上具有很大的潜力。生物墨水(用于三维生物打印的材料)则决定了三维生物打印制品的物理化学性能，同时影响细胞的存活率以及生长因子的活性等。海藻酸盐(钠)具有剪切稀化性能(受到剪切力作用墨水粘度降低)，以及其优异的生物相容性和能够实现快速离子交联，被广泛应用于构建细胞胶囊和生物墨水。但是使用钙离子交联后的海藻酸盐支架的稳定性较差，在生理环境下钙离子容易与周围的单价离子如钠离子发生置换，从而导致支架的坍塌。虽然海藻酸盐具有优异的生物相容性，能够实现包载细胞的存活，但是海藻酸盐不具备生物活性，细胞在海藻酸盐支架上粘附与铺展较差，无法实现生长因子等可控释放，也不具备诱导干细胞分化的能力。

目前为了改进海藻酸盐支架的生物惰性问题，有研究者在海藻酸钠中的羧基上接枝精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸序列(RGD)，从而促进细胞在海藻酸钠支架上的粘附[J.Yu,Y.Gu,K.T.Du,S.Mihardja,R.E.Sievers,R.J.Lee,Biomaterials 2009,30,751]。但是该海藻酸钠支架依然使用钙离子进行交联，稳定性仍然不足。针对海藻酸钠支架稳定性的问题，研究者在海藻酸钠羧基上接枝甲基丙烯酸基团，使用光交联替代钙离子交联方式，从而提高了海藻酸钠支架的稳定性，但是这样的支架缺乏生物活性。[O.Jeon,K.H.Bouhadir,J.M.Mansour,E.Alsberg,Biomaterials 2009,30,2724.]。

因此，所期望的是提供一种新的生物墨水，其能够解决上述问题中的至少一个。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种用于3D打印的浆料，能够缓解上述问题中的至少一个。

本发明的目的之二在于提供一种上述用于3D打印的浆料的制备方法，简单易得。

本发明的目的之三在于提供一种3D结构体，采用上述用于3D打印的浆料或上述用于3D打印的浆料的制备方法制得的浆料制得，该3D结构体易成型、更稳定，同时改善了海藻酸盐的生物惰性。

本发明的目的之四在于提供一种上述3D结构体的制备方法，操作简单，不需要复杂的化学合成过程，此外，优选经过进一步化学交联后的3D结构体稳定性很好，能长时间保持其完整性。

本发明的目的之五在于提供一种上述3D结构体或上述3D结构体的制备方法制得的3D结构体在组织工程中的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种用于3D打印的浆料，所述浆料包括海藻酸盐、聚赖氨酸和水，其中海藻酸盐的质量是水质量的为20-40％，海藻酸盐的羧基和聚赖氨酸的氨基的摩尔比为1:0.1-2。

优选地，在本发明技术方案的基础上，海藻酸盐的羧基和聚赖氨酸的氨基的摩尔比为1:0.5-1，优选为1:1。