[发明专利]一种3D生物打印丝素蛋白基组织工程支架及其制备方法和应用

说明书

本发明公开的一种3D生物打印丝素蛋白基组织工程支架及其制备方法和应用，属于生物医用材料技术领域。所使用的丝素蛋白、明胶、羟基磷灰石和透明质酸均具有优良的生物相容性、生物可降解性和生物活性，其中羟基磷灰石是人体和动物骨骼主要的无机成分，在体内具有一定的溶解度，参与人体新陈代谢，对成骨细胞有刺激和诱导作用，能够加速缺损骨组织的修复。利用蚕茧作为原料，价格便宜，来源广泛，对人体无毒无害，丝素蛋白基组织工程支架材料制备流程短，加工方便，成形性好，因此在生物医学领域的骨组织再生修复方面具有十分广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种3D生物打印丝素蛋白基组织工程支架及其制备方法和应用。

背景技术

由于交通事故、自然灾害或意外伤害的发生，常常会对人们的骨组织造成伤害，这会严重影响到人们的正常生活。骨组织受到损伤时，轻者通过药物治疗即可恢复，重者则需要通过外科手术来进行骨组织修复。当前对于骨组织严重损伤的临床治疗仍然是一个重要的研究课题。严重骨组织损伤现有的治疗方法有自体移植、异体移植和组织工程支架材料。临床医学普遍认为自体移植术是目前骨组织再生修复的黄金标准，但是自体移植还是存在其局限性：第一，自体移植需要从患者身体的其他部位切取骨组织，这对于切取部位又会造成损伤；第二，将切取的正常的骨组织移植到受损骨组织部位时，需要进行二次手术，这对于患者会带来痛苦。异体移植术虽然可以对受损的骨组织进行修复，但是在骨组织修复过程中及后期生活中，患者身体会产生严重的免疫排斥反应，这同样会对患者造成极大痛苦。组织工程支架材料的出现为受损骨组织的再生修复提供了新途径。采用生物可降解和生物相容性好的生物医学材料结合先进的3D生物打印技术可以制备出符合受损骨组织部位需求的组织工程支架。将组织工程支架材料桥接于受损骨组织的两端，骨组织细胞可以粘附于组织工程支架材料上并沿着支架材料进行生长和增殖，当骨组织再生修复完成后，支架材料可以自然降解，不会对患者身体造成影响。3D生物打印机能够打印出符合需求的各种组织工程支架材料，打印速度快，效率高，适合于组织工程支架材料的批量化制备。

然而，目前生物医学临床应用中组织工程支架材料仍旧存在生物相容性不好、不能生物降解和支架材料单一的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种3D生物打印丝素蛋白基组织工程支架及其制备方法和应用，原料易得、制备方法简单，制得的组织工程支架具有良好的生物相容性和生物可降解性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种3D生物打印丝素蛋白基组织工程支架的制备方法，分为以下步骤：

步骤1：将脱胶后的蚕丝晾干，得到脱胶后干燥的丝素蛋白纤维待用；

步骤2：以质量份数计，将0.5～5份干燥的丝素蛋白纤维加入到4～8份质量浓度为50％的溴化锂溶液中，在密封容器中于80～160℃下持续2～10h，得到丝素蛋白/溴化锂溶液；

步骤3：将得到的丝素蛋白/溴化锂溶液冷却、过滤后进行透析，得到丝素蛋白水溶液；

步骤4：以质量份数计，将5～20份丝素蛋白水溶液与0.1～3份明胶混合后搅拌均匀，置于25～38℃下2～6h后加入0.1～3份羟基磷灰石和0.1～1份透明质酸，完全溶解后，降至常温，得到生物墨水；

步骤5：使用得到的生物墨水进行3D打印，将3D打印得到的产物进行交联，得到3D生物打印丝素蛋白基组织工程支架。

优选地，步骤1的具体步骤为：

1.1将去除蚕蛹后的蚕茧剪碎待用；

1.2以质量份数计，将0.5～2份去离子水加热至沸腾，将1～10份剪碎的蚕茧投入沸腾的去离子水中，搅拌；搅拌过程中加入0.1～10份碳酸钠，煮练10～60min，得到脱胶后的丝素蛋白纤维；