[发明专利]一种基于3D打印构建用于降血糖的人工智能胰腺的方法

摘要

本发明公开一种基于3D打印构建用于降血糖的人工智能胰腺的方法，涉及3D生物打印及人工胰腺领域。该方法包括缩醛化葡聚糖加载胰岛素纳米粒子的制备、打印用水凝胶的制备、水凝胶支撑浴的制备、3D打印制备等步骤。本发明3D打印制备的人工智能胰腺具有生物相容性好，生物可降解的优点，能够根据实时血糖浓度控制胰岛素的释放，从而达到智能降血糖及达到长时间控制血糖浓度在正常范围的目的，避免了多次进行血糖检测以及皮下注射。本发明不需要携带便携式设备，不用更换电池，导管等，能够极大地减轻患者的负担，具有较突出的应用基础研究的价值和极具潜力的市场开发前景。

主权项

1.一种基于3D打印构建用于降血糖的人工智能胰腺的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)缩醛化葡聚糖加载胰岛素纳米粒子的制备首先将胰岛素溶于稀盐酸，搅拌一定时间后，调其pH＝3.0，溶解，得到胰岛素溶液；再将缩醛化葡聚糖溶解至二氯甲烷中，将其加至胰岛素溶液中，超声，制得乳液；将该乳液加至3％w/w PVA溶液中，冰浴超声，制得双乳液；然后将所得的双乳液立即倒入第二PVA溶液，搅拌，使有机溶剂蒸发，离心，用PBS洗涤一次以及双蒸水洗涤两次，涡旋超声后离心去除上清液，最后用双蒸水重悬，冻干，制得缩醛化葡聚糖加载胰岛素纳米粒子；(2)打印用水凝胶的制备配置光固化明胶2％～6％与海藻酸钠1％～5％磁力搅拌均匀，紫外灭菌处理，加入0.1％Irgacure 2959光引发剂，充分混合，制得明胶海藻酸钠混合物溶液；打印前将葡萄糖氧化酶溶解至生理盐水中，然后与缩醛化葡聚糖加载胰岛素纳米粒子一起加入至明胶海藻酸钠混合物溶液中，充分搅拌均匀，制得打印用水凝胶；(3)水凝胶支撑浴的制备水凝胶支撑浴的材料为温敏性明胶，制备方法为：首先，用CaCl2溶液配置4.5％明胶溶液，将其置于罐子中4～8℃、12～24h，随后在4℃条件下，加入CaCl2溶液，将明胶颗粒充分打碎；离心除去上清液，并在4℃条件下用CaCl2溶液重悬继续离心，直到在上清液顶部没有观察到气泡，这表明大部分可溶性明胶被去除，制得水凝胶支撑浴，4℃存储；使用时导入容器中，用擦拭纸吸去多余液体；(4)3D打印制备从MRI影像中提取胰腺3D模型，导入3D打印软件中，切片处理；将支撑浴明胶装载到所用透明容器中，吸去多余液体；将打印用水凝胶离心除去气泡，然后装载至打印头中，进行胰腺的打印；由于支撑浴明胶含有钙离子，打印过程中海藻酸钠完成固化，打印完成后用365nm紫外灯功率800mW在5～10cm处交联30～60秒完成打印胰腺的双重交联成型；随后37±1℃水浴加热使支撑浴明胶融化，得到所打印的人工智能胰腺；打印机采用挤出型生物3D打印机，打印温度设定为37±1℃；打印速度为15mm/s～25mm/s；打印针头内径0.1～0.25mm；内部打印压强为0.2～0.5KPa。