[发明专利]一种3D打印亚麻籽水凝胶支架及制备方法和应用

说明书

本发明为一种3D打印亚麻籽胶水凝胶支架的制备方法，其步骤分为：亚麻籽胶原料溶于超纯水中；缓慢加入改性剂，持续50℃搅拌1小时；滴加氢氧化钠使反应体系的pH维持在7.0，持续反应5h；将产物用3500‑4000D滤膜透析冻干，获得多孔的海绵状改性亚麻籽胶干粉；用含浓度为0.1％w/v的光引发剂的细胞培养液完全溶解改性亚麻籽胶干粉制备成甲基丙烯酸酐改性亚麻籽水凝胶；将所得甲基丙烯酸酐改性亚麻籽水凝胶与细胞室温下充分混匀，通过3D‑Bioplotter system进行挤压式打印，通过喷出的纤维丝逐层堆积形成支架；打印后的支架进行紫外光交联，得到负载活性细胞的3D打印支架。本发明克服了现有水凝胶材料缺点，展现了支架材料自身的优良性能，可应用于软组织修复。

技术领域

本发明涉及一种3D打印亚麻籽水凝胶支架，具体地说是3D打印亚麻籽胶水凝胶支架及制备方法。

背景技术

组织工程为人体组织器官的再生修复提供了一种新的治疗方法，组织工程技术包括了静电纺丝和3D打印技术，前者主要为细胞提供一种二维的微环境，这远不能满足仿生组织器官的三维微环境，而后者却可以达到。3D生物打印技术能在微米级精确度下堆积生物材料，调控活细胞和功能分子的空间分布，进而重塑3D组织和器官复杂生理微环境。然而，生物材料缺乏个体化的生化性和力学性能仍是限制3D打印技术应用的障碍。

目前，水凝胶是常用的一种生物墨水，因其水分含量高和纤维状的网络结构类似于组织的细胞外基质的结构。它包括合成水凝胶和天然水凝胶。合成材料如PEGDA、PCL等，由于其生物相容性差、生化性能欠佳及降解产物会引起大型动物炎症等而使其应用受限。天然水凝胶具有良好的生物相容性和低免疫原性，因而常作为生物墨水，如透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖、明胶、丝胶蛋白等。但这些天然水凝胶缺乏剪切稀化性，在使用常规挤压式打印时，致使复合的细胞受到压力过高，影响细胞的活性，进而影响组织的再生修复。此外这些墨水的前驱溶液表现出低黏性，致使打印后的支架很难保持所需形状，因而不满足简单的挤压式打印需求；即使能打印，也对打印机及打印技术有更高的要求，如明胶需要低温协助打印。此外，蛋白类的墨水，还存在一定的免疫原性，可能会引起动物炎症，如丝胶蛋白。所以，寻求一种同时满足生物相容性和打印性的墨水仍非常必要。

如中国专利CN110478529A公开了一种3D打印魔芋胶水凝胶支架及制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：甲基丙烯酸酐改性魔芋胶水凝胶原料，透析、冻干，获得甲基丙烯酸酯化魔芋胶粉末；接着用含光引发剂的PBS/中性培养液进行溶解得水凝胶；将所得水凝胶或与软骨细胞复合经3D–Bioplotter system打印，后进行紫外光交联，即得所述魔芋胶水凝胶支架产物。其针对的是甲基丙烯酸酯化魔芋胶水凝胶。然而魔芋胶粘度大，溶胀性高，且细胞活性较低。

因此，如何设计一种3D打印亚麻籽水凝胶支架及制备方法和应用，能克服现有水凝胶材料缺点，展现支架材料自身的优良性能，且能保证最后细胞存活率较高水平是一件亟待解决的事情，具有十分重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种3D打印亚麻籽胶水凝胶支架及制备方法。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种3D打印亚麻籽胶水凝胶支架，亚麻籽胶水凝胶支架的主体由亚麻籽胶纤维网络构成，且纤维网络中负载有活性生物细胞。

所述支架的制备包括以下步骤：

步骤1：FG(亚麻籽胶)原料溶于超纯水中，在60℃充分搅拌溶解得到亚麻籽胶水溶液；

步骤2：在50℃下按100uL/min的速度缓慢加入改性剂，持续50℃搅拌1小时；

步骤3：滴加氢氧化钠使反应体系的pH维持在7.0，持续反应5h；

步骤4：根据加入改性剂的量不同得到不同接枝度的甲基丙烯酸酯化亚麻籽胶衍生物，所得产物用3500-4000D滤膜透析、冻干，获得多孔的海绵状改性亚麻籽胶干粉；