[发明专利]一种改性柞蚕丝素蛋白3D打印支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性柞蚕丝素蛋白3D打印支架及其制备方法，采用经化学修饰的柞蚕丝素蛋白纳米微纤维制得的核部分打印墨水和经化学修饰的柞蚕丝素蛋白纳米微纤维/明胶复合体系制得的壳部分打印墨水进行3D打印制备改性柞蚕丝素蛋白3D打印支架；其中，改性柞蚕丝素蛋白3D打印支架经质量浓度为0.1～5wt％的京尼平浸泡交联反应24h后的压缩模量为100～600MPa，培养10天后诱导多能干细胞的存活率和增殖率较高；最终制得的改性柞蚕丝素蛋白3D打印支架，由具有核壳结构的打印线条构成。本发明的制备方法相对简单，制备得到的3D打印支架具有优异的力学性能、优良的生物相容性以及良好的组织修复能力。

技术领域

本发明属于生物3D打印技术领域，涉及一种改性柞蚕丝素蛋白3D打印支架及其制备方法。

背景技术

创伤、肿瘤以及老龄化等原因造成的组织、器官缺损和功能障碍是危害人类健康的重要因素，而缺损组织、器官的修复和功能重建是目前国际面临的难题。大面积的缺损通常都需要采用自体或异体组织、器官移植进行修复，自体移植存在着“以创伤修复创伤”的问题，而对于异体移植治疗，也存在着供体来源不足、免疫排斥等主要缺点。组织工程学(tissue engineering)的提出、建立和发展，为解决该类组织、器官缺损和功能障碍的难题提供了新的途径。从上世纪80年代初提出将细胞植入可降解生物材料上以构建组织的设想，到近年来应用组织工程技术修复临床缺损的成功，组织工程技术已被证实是解决组织创伤修复、功能重建的有效途径之一。

近年来，生物三维(3D)打印技术的兴起在人体组织或器官的再生重建方面备受关注。生物3D打印技术是通过CAD技术模拟人体不同的组织器官并由计算机控制以生物材料、种子细胞及其他一些生物试剂为墨水来打印进行人体组织和器官重建。通过生物3D打印出的支架结构不仅具有准确性、特异性，而且能够维持细胞活力，从而满足人体各类复杂组织器官的重建需求，所以，生物3D打印必将引起生物医学领域的技术革命。然而，生物3D打印技术面临的主要挑战之一在于所用生物墨水的选择。传统的用于3D打印的材料主要是一些合成高聚物如聚乙二醇PEG、聚己内酯PCL、聚乙醇酸PGA、聚乙烯醇PVA、聚乳酸PLA等，这一类材料具有易于成型、分辨率高的优点，但也存在加工温度较高、细胞相容性差的不足，且使用这些材料所制备的支架在制备过程中一般会引入一些有毒的物质，若不能很好地将这些有毒的物质除去，则会对支架的生物相容性造成负面影响。

相比于以上合成材料，丝素蛋白是一种具有较好生物相容性的天然高分子材料，目前已有许多人对其在生物材料中的应用展开了研究，也有人将其运用于3D打印领域，制备出了生物支架材料。

专利CN108085760A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，其中包含用于3D打印的墨水，所述墨水包括氧化石墨烯溶液和家蚕丝素蛋白溶液；专利CN107744601A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，其中包含用于3D打印的墨水，所述墨水包括家蚕蚕丝蛋白溶液和阿司匹林；专利CN105031728A公开了一种低温快速成型三维打印胶原丝素蛋白材料，其中包含用于3D打印的丝素蛋白墨水，所述墨水包括家蚕丝素蛋白、胶原蛋白、甘油和相容剂；专利CN105903071A公开了一种角膜支架材料及其制备方法和角膜支架的3D打印方法，其中包含用于3D打印的丝素蛋白墨水，所述墨水包括家蚕丝素蛋白、胶原蛋白、氧化石墨烯和交联剂；专利CN104958785A公开了一种具有二级三维结构的复合骨修复材料及其制备方法，其中包含用于3D打印的丝素蛋白墨水，所述墨水包括家蚕丝素蛋白、羟基磷灰石和胶原蛋白，使用该专利所述方法制出的3D组织工程支架弹性模量在290～430kPa范围内。