[发明专利]一种体素打印生物墨水及其制备方法

说明书

一种体素打印生物墨水及其制备方法，该方法包括：将两种超长链生物相容性分子分别与细胞外基质材料预混合，得到两个预混合组分，将两个预混合组分注入微滴，产生混合物微滴；使微滴在微流控管道内流动，在微滴内循环流动下使作为交联剂分子的两种超长链生物相容性分子与细胞外基质材料之间、以及两种超长链生物相容性分子之间充分混合缠绕，交织形成链条结点，将细胞外基质材料锁定在缠绕的超长链分子链条中形成整体网络。本发明得到的体素打印生物墨水的生物相容性好、可设计性高、应用简单且对包藏细胞无害。

技术领域

本发明涉及生物技术，特别是一种体素打印生物墨水及其制备方法。

背景技术

细胞外基质(extracellular matrix，ECM)是由细胞分泌、分布于细胞外的蛋白质和多糖等大分子构成的网络结构，主要成分是蛋白质(如胶原蛋白、弹性蛋白等)、非胶原糖蛋白、蛋白多糖(proteoglycan)等多种材料。ECM对组织细胞起支持、保护及营养作用，而且还通过细胞表面特异性受体与细胞结合，与细胞的增殖、分化、代谢、识别、黏着及迁移等基本生命活动密切相关。以胶原蛋白或基质胶等哺乳动物天然细胞外基质提取物(成分)为基础的生物墨水是干细胞移植、3D器官打印和体外病理模型制造的重要基础。生物墨水作为植入载体辅助干细胞移植具有显著提高干细胞治疗效率的潜能；3D器官打印和病理器官模型制造均依赖于生物材料提供结构保持和支持干细胞存活。然而，天然ECM具有机械强度低和胶凝慢等缺点，限制了其作为体素打印墨水(如凝胶细胞软球体)的应用。引入化学交联(包括热交联和光反应交联等)可促进胶凝并增强其机械性能，但交联剂或交联条件通常对细胞有害，而无害化的thiol-ene反应速率较低。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述技术缺陷，提供一种体素打印生物墨水及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种体素打印生物墨水的制备方法，包括如下步骤：

将第一种超长链生物相容性分子与细胞外基质材料预混合，得到第一预混合组分；

将第二种超长链生物相容性分子与细胞外基质材料预混合，得到第二预混合组分；

将所述第一预混合组分和所述第二预混合组注入微滴，产生混合物微滴；

使用微流控技术，驱动所述微滴在微流控管道内流动，在微滴内循环流动下使作为交联剂分子的所述第一种、第二种超长链生物相容性分子与所述细胞外基质材料之间、以及所述第一种超长链生物相容性分子与所述第二种超长链生物相容性分子之间充分混合缠绕，交织形成链条结点，将所述细胞外基质材料锁定在缠绕的超长链分子链条中形成整体网络。

进一步地：

分别将所述第一预混合组分和所述第二预混合组注入所述微滴，或者，将所述第一预混合组分和所述第二预混合组混合后再注入所述微滴。

所述第一种超长链生物相容性分子为DNA单链、高分子链、或多肽链，所述第二种超长链生物相容性分子为所述DNA单链的互补链、可与所述高分子链或所述多肽链产生链条间反应或作用力的同种/异种高分子链或多肽链。

所述链条结点通过氢键互补作用、异种电荷吸引作用、共价键作用、物理交缠作用中的一种或多种作用形成。

所述细胞外基质材料包括蛋白纤维材料，所述蛋白纤维材料包括胶原蛋白和基质胶。

超长链生物相容性分子交联固化细胞外基质材料生成软球体，或者进一步由多个所述软球体经流动挤压后融合成长条胶。