[发明专利]一种可用于光固化3D打印的打印墨水的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及3D打印，特别涉及一种可用于光固化3D打印墨水的制备方法及应用；一种可用于光固化3D打印墨水的制备方法，其特征在于：将50~100 mg氧化石墨烯粉末加入100 mL超纯水中，超声1~3h至氧化石墨烯分散均匀；加入15~20g丙烯酰胺，1~5g聚乙二醇（二醇）二丙烯酸酯，加入光引发剂搅拌溶解得3D打印墨水。本发明研制的3D打印墨水，打印制得的水凝胶具有优异的生物相容性和机械性能，为水凝胶的个性化定制提供了可能，在透皮给药、皮肤美容、细胞培养和组织工程等领域都有很大的应用空间。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，涉及一种可用于光固化3D打印的打印墨水的制备方法及应用。

背景技术

传统的水凝胶常采用模具法制备，该法设计灵活性较差，依赖模具赋形，只能制备一些基础形状的水凝胶，有时根据实际需求我们可能需要制备不同尺寸、不同形状的水凝胶，这就需要对制得的水凝胶进行二次加工，或者对应使用特定尺寸、形状的模具。3D打印一步成型的优势有望解决传统水凝胶制备方法需要模具、工艺繁琐的问题，而且基于3D模型设计灵活可控的特点，可以制备出结构更复杂更精细的水凝胶形状，特别是3D打印技术中最具潜力的光固化3D打印技术，其精度高、速度快，在水凝胶的个性化定制方面具有极大的潜力。但该技术存在一定的局限性，其成型条件苛刻，要求材料具备光敏性，大多数材料毒性较大，可用材料较少，目前常用于医药领域的材料主要有GelMA、HAMA、PEGDA等，这些材料虽然具备光敏性和优异的生物相容性，但存在机械强度差等问题。

针对上述问题，本发明研制了一种可以用于光固化3D打印的打印墨水，打印制得的水凝胶具有优异的生物相容性和机械性能，为水凝胶的个性化定制提供了可能，在透皮给药、皮肤美容、细胞培养和组织工程等领域都有很大的应用空间。

发明内容

发明目的

本发明主要提供了可用于光固化3D打印的打印墨水的制备方法及其应用。

技术方案

一种可用于光固化3D打印墨水的制备方法，其特征在于：将50～100mg氧化石墨烯粉末加入100mL超纯水中，超声1～3h至氧化石墨烯分散均匀；加入15～20g丙烯酰胺，1～5g聚乙二醇(二醇)二丙烯酸酯，加入光引发剂搅拌溶解得3D打印墨水。

其中氧化石墨烯(GO)的合成方法为：量取50mL浓硫酸放入烧杯，加入2g 400目石墨粉，1g NaNO3，冰水浴中搅拌30min；缓慢加入3g KMnO4充分搅拌30min，温度控制在10℃以下；将7g KMnO4分3批加入烧杯继续反应1h，温度控制在20℃以下；将温度升至35℃，充分搅拌2h得到棕色悬浮液；缓慢加入60mL水搅拌15min，继续反应30min，冷却至50℃加入H2O2水溶液至不产生气泡，体系由黑色变为亮黄色；9000rpm下离心5min，沉淀用5％盐酸洗涤3次，纯化水洗涤4次，得到黄棕色氧化石墨烯溶液，冷冻干燥48h。

其中聚乙二醇(二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)的合成方法为：取数均分子量为400的PEG置于烧杯中，量取无水二氯甲烷加入烧杯，搅拌至PEG完全溶解后，在45℃磁力搅拌条件下先后加0.7mL三乙胺和1.5mL丙烯酰氯，在N2保护条件下持续搅拌反应48h，纯化得PEGDA。

一种3D打印水凝胶贴片的制备方法，其特征在于：采用上述打印墨水，使用光固化3D打印机依照绘制的3D打印模型打印得到。

通过上述方法制备得到的水凝胶进行药物装载，其特征为：可通过两种方法进行载药，即干凝胶载药法和湿凝胶载药法，载药后的水凝胶具有一定的控释作用。

通过上述方法制备得到的水凝胶进行细胞培养、组织支架的构建，其特征为：按照需求绘制组织支架模型，通过3D打印机打印制得水凝胶支架，加入细胞令其在表面生长。