[发明专利]一种3D打印的仿生抗排异人工皮肤及其制备方法

说明书

本发明公开了一种3D打印的仿生抗排异人工皮肤及其制备方法。本发明将带氨基的多糖类物质和蛋白质溶于酸性溶液中得到前体溶液，亚精胺和小分子二醛或两端用醛基修饰的高分子材料溶于无水乙醇中得到亚精胺交联剂，采用3D生物打印方法，在培养皿中打印前体溶液并雾化亚精胺交联剂，依次进行，并通过控制各层的亚精胺交联剂的浓度从而控制各层的硬度，最终得到硬度具有梯度变化的仿生抗排异人工皮肤；本发明利用自然界抗排异生物小分子亚精胺解决动物源天然高分子人工皮肤引发的排异反应问题；利用3D打印的方法制备具有强度梯度和微观结构的人工皮肤，解决现有皮肤替代物与人体皮肤生物力学性能不适配的问题。

技术领域

本发明涉及人工皮肤技术，具体涉及一种3D打印的仿生抗排异人工皮肤及其制备方法。

背景技术

皮肤是人体面积最大的器官，具有重要的保护作用和生理功能。而烧伤、创伤及顽固性皮肤溃疡(如糖尿病足)等对皮肤造成的严重缺损是当今世界各国普遍面临的重大医疗及公众健康问题。临床实践中，针对难愈合创面和大面积创伤修复需在其表面移植天然皮肤或人工皮肤。天然皮肤(包括自体皮、异体皮和异种皮)虽然有接近于受体皮肤的结构和功能，但存在皮源不足、免疫排异、病毒传播等问题，因此在大面积创伤修复时应用有限。国际上已商业化的具有真皮替代功能的人工皮肤选用了与人体皮肤相近的动物源生物材料，但由于这些生物高分子的异种源性，仍会在移植后诱发一定程度的免疫排异反应(如炎症反应)，影响创面快速愈合，且在大面积移植时有诱发全身炎症反应综合症的风险。

发明内容

为了解决皮肤替代物移植过程中的免疫排斥问题，本发明提出了一种3D打印的仿生抗排异人工皮肤及其制备方法。

本发明的一个目的在于提出一种3D打印的仿生抗排异人工皮肤。

本发明的3D打印的仿生抗排异人工皮肤包括：前体溶液和亚精胺交联剂；其中，含有氨基的多糖类物质和蛋白质溶于酸性溶液中得到前体溶液；亚精胺和小分子二醛或两端用醛基修饰的高分子材料溶于无水乙醇中，亚精胺与小分子二醛或两端用醛基修饰的高分子材料通过席夫碱反应形成亚精胺交联剂，且小分子二醛或两端用醛基修饰的高分子材料的摩尔数大于亚精胺的摩尔数；采用3D打印机在培养皿中打印一层前体溶液，再在前体溶液上雾化一层亚精胺交联剂，二者依次交替进行，形成多层前体溶液和亚精胺交联剂交叠的样品，在室温下静置直至前体溶液与亚精胺交联剂充分反应，亚精胺交联剂中剩余的醛基与含有氨基的多糖类物质和蛋白质发生反应形成水凝胶样品，各层亚精胺交联剂的浓度或用量相同或改变，各层亚精胺交联剂的浓度或用量改变时，从下至上亚精胺交联剂的浓度或用量逐渐增大或逐渐减小，使得硬度逐层变大或逐层变小，最终得到硬度具有梯度变化的仿生抗排异人工皮肤。

前体溶液中，含有氨基的多糖类物质的为0.5wt％～5wt％，蛋白质的浓度为1wt％～20wt％。含有氨基的多糖类物质采用壳聚糖、透明质酸、硫酸软骨素、肝素和硫酸类肝素等中的一种；蛋白质采用各类型胶原蛋白(collagen)、明胶(gelatin)、血清蛋白等中的一种；酸性溶液采用甲酸、乙酸、苯甲酸和盐酸等常见酸性溶液中的一种。

小分子二醛采用戊二醛、对苯二甲醛、间苯二甲醛和邻苯二甲醛等常见小分子二醛中的一种。

两端用醛基修饰的高分子材料采用两端醛基修饰的聚乙二醇、两端醛基修饰的聚多巴等可生物降解高分子材料中的一种。

前体溶液和亚精胺交联剂交叠的样品的层数为2～20层，厚度为1～6mm。室温下静置直至前体溶液与亚精胺交联剂充分反应后得到的仿生抗排异人工皮肤的厚度为0.5～3mm。

本发明的另一个目的在于提出一种3D打印的仿生抗排异人工皮肤的制备方法。

本发明的3D打印的仿生抗排异人工皮肤的制备方法，包括以下步骤：

1)建立仿生抗排异人工皮肤的三维模型，然后进行切片，获得二维模型；