[发明专利]用于脊髓损伤修复的3D打印生物墨水、制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于脊髓损伤修复的3D打印生物墨水、制备方法与应用。所述制备方法包括：对壳聚糖进行化学改性，获得羟丁基壳聚糖；将巯基、二乙烯砜基分别修饰到透明质酸上，分别获得巯基修饰的透明质酸、二乙烯砜基修饰的透明质酸；将羟丁基壳聚糖、巯基修饰的透明质酸和二乙烯砜基修饰的透明质酸混合均匀，获得3D打印生物墨水。本发明的3D打印生物墨水在37℃条件下能够快速固化成胶，利用巯基修饰的透明质酸和二乙烯砜基修饰的透明质酸之间可发生二次自交联，使得3D支架结构更加稳固，不易塌陷；本发明的生物墨水适合于装载神经干细胞的生物3D打印，所获得的水凝胶支架力学强度可与脊髓组织匹配，可以促进脊髓损伤的修复。

技术领域

本发明设计一种新型的3D打印生物墨水，尤其涉及一种可用于脊髓损伤修复的新型3D打印生物墨水及其制备方法与应用，属于生物高分子材料制备技术领域。

背景技术

脊髓损伤(SCI)是一种严重的致残性损伤，世界各国的脊髓损伤发病率基本相同，每年约新增加30万以上的脊髓伤残患者。SCI导致的截瘫不仅给患者本人带来严重的身体和心理伤害，还会对整个家庭和社会造成巨大的经济负担。SCI主要是直接或间接的损伤导致神经元坏死、轴突断裂，并且由于损伤后神经元无法增殖以及病理环境的改变，导致中枢神经再生困难，临床治疗效果差(J.FitzGerald，J.Fawcett.J.Bone Joint Surg.2007，89(11)：1413-1420)。近年来的研究表明，神经干细胞(neural stem cells，NSCs)具有强大的增殖和分化潜力，可通过干细胞移植技术将NSCs移植到受损部位替代受损神经元，调节微环境，促进轴突再生以及桥接脊髓，显著改善SCI治疗效果(Q.L.Cao，R.L.Benton，S.R.Whittemore.J.Neurol.Res.2002，68(5)：501-510)。但在动物实验中发现，单纯地将NSCs移植到脊髓损伤部位时，细胞存活时间很短，1-2周即大部分死亡，很难发挥作用。因此，应用组织工程支架技术，重新建立轴突至所支配区域的定向结构点，促进损伤端脊髓组织的再生及神经功能恢复成为近年来的研究重点，为治疗脊髓损伤提供新的途径(G.L.Jiao，G.F.Lou，Y.F.Mo，Y.Q.Pan，Z.Y.Zhang，R.Guo，Z.Z.Li.Mater.Sci.Eng.C2017，74：230-237；J.R.Slotkin，C.D.Pritchard，B.Luque，J.Ye，R.T.Layer，M.S.Lawrence，T.M.O’Shea，R.R.Roy，H.Zhong，I.Vollenweider，V.R.Edgerton，G.Courtine，E.J.Woodard，R.Langer.Biomaterials2017，123：63-76)。传统的组织工程技术不能使支架与损伤部位很好地契合，进而严重影响组织损伤修复效果。近年来，运用生物3D打印技术构建结构精准可控的三维支架已成为研究的热点。生物3D打印是将生物材料(水凝胶等)和生物单元(细胞、DNA、蛋白质等)按仿生形态学、生物体功能、细胞生长微环境等用3D打印的手段制造出个性化的生物功能结构体的新型增材制造技术。与传统的无细胞3D打印方式相比，携带细胞的生物3D打印能够精确控制细胞的密度与分布，构建具有生物活性的支架，模仿天然组织的构架与功能。但是目前适用于这种打印方式的生物材料种类非常有限，主要是现有的生物打印材料普遍存在难以快速成型、可调节性差、生物相容性差等缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于脊髓损伤修复的3D打印生物墨水及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于前述用于脊髓损伤修复的3D打印生物墨水的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种用于脊髓损伤修复的3D打印生物墨水的制备方法，其包括：

对壳聚糖进行化学改性，获得羟丁基壳聚糖；

将巯基修饰到透明质酸上，获得巯基修饰的透明质酸；