[发明专利]一种组织工程半月板支架的3D生物打印制备方法

摘要

本发明提供了一种组织工程半月板支架的3D生物打印制备方法，为组织工程半月板研究提供新的工艺方法，步骤为1）构建半月板三维模型，获得多层切片的CAD数据模型；2）制备可降解生物支架材料P(LLA‑CL)；3）在3D生物打印机的料筒中加入支架材料P(LLA‑CL)，依据CAD数据模型，打印得到可负载细胞的半月板三维支架；4）通过3D生物打印机，向半月板三维支架中注入生长因子，得到半月板组织；5）完成半月板移植。

主权项

一种组织工程半月板支架的3D生物打印制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）构建半月板三维模型，载入到3D生物打印机应用软件中进行处理，对半月板三维模型进行分层切片，获得多层切片的CAD数据模型；2）制备可降解生物支架材料P(LLA‑CL)，以L‑乳酸与ε‑己内酯为原料，在催化条件下进行开环共聚反应，制备出高分子量的P(LLA‑CL)无规共聚物；3）在3D生物打印机的料筒中加入支架材料P(LLA‑CL)，依据CAD数据模型，打印得到可负载细胞的半月板三维支架；4）通过3D生物打印机，向半月板三维支架中注入生长因子，得到半月板组织；所述步骤1）中构建半月板三维模型是根据核磁共振的医学影像数据进行三维重建得到的，具体为：S1：对健康人的完好膝关节进行核磁共振，扫描原始数据，存入数据库；在3D生物打印机的图形处理软件中通过图像分割、编辑、三维计算处理，形成与患者受损的半月板相对应的半月板三维模型；S2：将步骤S1建立的半月板三维模型进行镜像操作，得到适用于患者的受损半月板的三维模型；S3：在受损半月板三维模型上添加骨桩模型，所述骨桩模型的长×宽×厚为8‑12 mm×10‑15 mm×1‑3 mm；S4：对半月板的替代三维模型的局部结构进行修正并保存，所述半月板三维模型中半月板本体为多孔结构，骨桩为不带孔的实体；所述步骤2）中共聚反应的压强小于0.5Pa，温度为120‑150℃，催化剂与原料的摩尔比为6000‑ 8000:1，聚合时间为36‑48h，所述催化剂为辛酸亚锡，所述高分子量的P(LLA‑CL)无规共聚物的重均分子量为3.0×105‑7.0×105，分子量分布系数为1.1‑1.5；所述步骤3）中取支架材料P(LLA‑CL)加入到支架打印头的料筒内，加热到120‑180℃，然后将3D生物打印机的X、Y、Z三轴调整到打印成型合适的位置；启动打印程序，支架打印头在具有层片信息的CAD数据模型直接驱动下，将材料挤出在载有灭菌玻璃底板的打印平台上，不同的层面之间再层层交错叠加粘结，形成半月板形状的三维结构体，得到可负载细胞的半月板三维支架，所述打印头直径为150‑250μm，挤出速度为0.02‑0.025mm/s，打印速度为3‑8mm/s，层厚0.02‑0.08mm。