[发明专利]一种具有梯度孔结构的全层皮肤组织工程支架的制备方法

摘要

本发明涉及组织工程皮肤技术领域，具体为一种具有梯度孔结构的全层皮肤组织工程支架的制备方法，采用溶胶‑凝胶技术探索制备了有机‑无机杂化材料，依照皮肤组织的结构和成分特征，选用CS‑Si‑Gel组分作为真皮层，CS‑Si组分作为表皮层，采用多喷头打印系统成功构建出具有梯度孔结构的全层皮肤组织工程支架。本发明所选材料具备优异的生物相容性、抗菌性等，所制备支架具有结构仿生的优势。此外，采用三维扫描建模技术进行分层打印，逐层堆叠，可实现个性化定制，从而提高了全层皮肤缺损修复的成功率。其亦可用于体外皮肤模型的研究，在药物和化妆品测试以及肿瘤研究方面均将发挥重要作用。

主权项

1.一种具有梯度孔结构的全层皮肤组织工程支架的制备方法，其特征在于：所述支架共有两层，分别为表皮层和真皮层，其中，该表皮层采用壳聚糖/二氧化硅凝胶制作，即CS‑Si凝胶制作，该真皮层采用壳聚糖/二氧化硅/明胶凝胶制作，即CS‑Si‑Gel凝胶制作；所述支架的制备过程如下：制备CS‑Si凝胶：将壳聚糖溶于4％‑10％的醋酸水溶液中制备8‑12wt％的壳聚糖溶液；然后加入预先水解的TEOS溶液，搅拌使其混合均匀后转移到打印料筒中，除泡后置于室温下凝胶2‑48h；制备CS‑Si‑Gel凝胶：将明胶加入到去离子水中配制浓度为10‑20wt％明胶溶液，向明胶溶液中加入GPTMS，50℃‑60℃水浴条件下搅拌1‑2h，制备改性的明胶溶液A；称取壳聚糖分散于去离子水中制备8‑12wt％的壳聚糖悬液B；量取TEOS溶液溶于pH值为2‑3的酸性去离子水溶液中，制得TEOS水解液C；将改性的明胶溶液A与壳聚糖悬液B均匀混合，随后加入TEOS水解液C，充分搅拌使三者混合均匀，使得明胶与壳聚糖/二氧化硅杂化材料充分交联，将所得到的溶胶转移到打印料筒中，除去气泡，最后在室温下凝胶12‑24h；3D打印全层皮肤组织工程支架：采用多喷头打印系统进行制备，打印步骤为：将CS‑Si凝胶和CS‑Si‑Gel凝胶装载于不同的打印喷头，安装不同尺寸针头，表皮层针头直径100‑200μm，真皮层针头直径200‑400μm，校准设备；导入预设三维模型，设置模型尺寸高度，表皮层打印高度为0.5‑1.5mm，真皮层打印高度为1‑3mm；设置填充参数，表皮层纤维间距50‑100μm，真皮层纤维间距100μm‑400μm，打印速度20‑30mm/s，打印气压0.45‑0.5MPa，针头抬高距离0.4‑0.6mm；设置喷头温度为15‑25℃，平台温度0～5℃；其中，对于不同的材料在打印过程中，通过调整气压和打印速度，以获得均匀连续的纤维，打印后得到预成型支架；预成型支架的后处理：将打印成型的支架先后置于‑20℃和‑80℃下分别预冻24h，再将其置于冻干机中冷冻干燥24‑48h；而后将其浸入碱性溶液中除去材料中多余的醋酸，并用大量去离子水反复洗涤至中性；最后将支架置于‑20℃冰箱中预冻后，转移到冷冻干燥机中完全冻干，浸入交联剂进行进一步交联处理，最后即可得成品。