[发明专利]可降解生物杂化高强度水凝胶支架及其制备方法和应用

权利要求书

1.可降解生物杂化高强度水凝胶支架，其特征在于：按照下述步骤进行：

步骤1，将甲基丙烯酰化明胶(GelMA)和N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)单体溶于去离子水中，向上述溶液中加入生物活性玻璃(BG)和引发剂，得到用于构建软骨下骨层的生物墨水，其中，甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的质量分数为4-10wt％，N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)的质量分数为6-35wt％，生物活性玻璃(BG)浓度为甲基丙烯酰化明胶(GelMA)与N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)质量之和的1-5wt％；

步骤2，将甲基丙烯酰化明胶(GelMA)和N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)单体溶于氯化锰(MnCl₂)水溶液中，向上述水溶液中加入引发剂，得到用于构建软骨层的生物墨水，其中，甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的质量分数为4-10wt％，N-丙烯酰基甘氨酸(ACG)的质量分数为6-35wt％，氯化锰(MnCl₂)的浓度为0.125-4ppm；

步骤3，设置打印参数，先打印软骨下骨层(下层)水凝胶支架(ACG-GelMA-BG)，打印层数为7-12层，每层高度为300-400μm，再打印软骨层(上层)水凝胶支架(ACG-GelMA-Mn²⁺)，打印层数为2-5层，每层高度为300-400μm；

步骤4，将步骤3制备得到的软骨下骨层水凝胶支架(ACG-GelMA-BG)和软骨层水凝胶支架(ACG-GelMA-Mn²⁺)置于反应装置中，引发自由基聚合反应后，得到可降解生物杂化高强度水凝胶支架。

2.根据权利要求1所述的可降解生物杂化高强度水凝胶支架，其特征在于：在步骤1和步骤2中，引发剂的用量1-3mg/mL，引发剂采用2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(Irgacure1173)或者Irgacure2959，引发反应采用光引发，反应时间为20-60min。

3.根据权利要求1所述的可降解生物杂化高强度水凝胶支架，其特征在于：在步骤1和步骤2中，水凝胶支架中软骨下骨层的生物墨水和水凝胶支架中软骨层的生物墨水的保存条件均为：先利用0.20-0.25μm过滤器对上述生物墨水进行过滤，过滤后的生物墨水置于2-6℃下保持10-30min，使生物墨水的粘度增大，然后升温至15-25℃后进行储存。

4.根据权利要求1所述的可降解生物杂化高强度水凝胶支架，其特征在于：在步骤3中，打印参数为打印针头采用锥形打印针头，针头的内径为300-400μm，相邻两个线条中心线之间的间隔设置为0.9-1.4mm，打印速度为12-18mm/s，软骨层水凝胶支架(ACG-GelMA-Mn²⁺)的打印压力为40-50kPa，软骨下骨层水凝胶支架(ACG-GelMA-BG)的打印压力为50-60kPa，打印基板温度设置为-15-5℃。