本发明专利技术公开了一种3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法，选取PEI颗粒，在空气循环炉中烘干，然后放入拉丝机料筒中，将PEI挤压成丝状物；根据所需的骨填充支架的形状，利用三维建模软件建立预打印的支架结构模型，并将其转化为3D打印系统中可以被识别的STL文件；通过自动送丝装置将PEI丝材送入已预热好的打印喷头内，3D打印喷头根据软件生成的轨迹路径进行逐层打印，直至打印完成得到PEI支架；将PEI支架浸入到浓度为2mg/ml的多巴胺溶液中，然后在浸泡于浓度为200μg/ml的RGD多肽溶液中，制得可以促进骨组织修复的PEI支架。本发明专利技术中的PEI支架可以促进细胞黏附，促进成骨分化，有利于骨组织修复。
A 3D printing method of bone filling scaffolds with Pei surface and RGD
【技术实现步骤摘要】
一种3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法
本专利技术涉及生物医学工程
，更具体的说是涉及一种3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法。
技术介绍
由于外伤、肿瘤切除、手术等会导致人体受损的部位大块骨缺损，常需进行植骨修复。传统的骨移植方法包括自体骨移植和异体骨移植两种。自体骨移植一般采用患者自身骨骼进行移植，虽然此方法免疫反应较低，但来源有限，且会对人体的供骨区造成了新的创伤；异体骨移植不受大小形状等限制，但会引起较强的免疫反应，愈合时间也较缓慢，且容易发生交叉感染。近年来组织工程支架渐渐被使用，代替了自体骨骼和异体骨骼，在一定程度上解决了上述骨移植方法的弊端，并且3D打印技术可在很大程度上实现支架的孔隙率、孔径、孔容积、空间排列和其他表面特性的可控性，因此可能实现优良骨组织工程支架的制备。但是目前通过3D打印制备所得的骨修复支架的功能较为单一，不具备可以促进细胞黏附，利于骨组织修复的作用。因此，研究出一种能够促进骨组织修复的骨填充支架，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种可以促进细胞黏附，促进成骨分化，利于骨组织修复的3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法，包括如下制备步骤：步骤1：选取PEI颗粒，将PEI颗粒置于140℃-180℃的空气循环炉中烘干3-5小时，使其充分干燥直至水分小于0.02％w/w时，即可停止，将干燥后的颗粒放入拉丝机料筒中，对拉丝机料筒进行加热，直至温度达到340-420℃停止，待拉丝机料筒内的PEI颗粒完全融化后，进行挤压，将PEI挤压成丝状物，挤压得到的PEI丝再次经过140℃-180℃的空气循环炉，烘干3-5小时，得到干燥的PEI丝，然后将PEI丝进行密封保存；步骤2：建模：根据所需的骨填充支架的形状，利用三维建模软件建立预打印的支架结构模型，并将其转化为3D打印系统中可以被识别的STL文件；步骤3：将所述步骤2中得到的STL文件导入到3D打印机系统中，通过自动控温系统对3D打印机喷头、打印室、成型基板进行预热，然后通过自动送丝装置将PEI丝材送入已预热好的打印喷头内，3D打印喷头根据软件生成的轨迹路径进行逐层打印，直至打印完成得到PEI支架，再将得到的PEI支架放到100-150℃的烤箱内烘烤15-30分钟即可完成；步骤4：将所述步骤3中得到的PEI支架浸入到浓度为2mg/ml的多巴胺溶液中，在37℃恒温且与空气充分接触的条件下避光处理12-24小时，得到表面经多巴胺改性的PEI支架，然后用去离子水对改性后的PEI支架进行反复漂洗2-3次后，再进行冻干保存；步骤5：将所述步骤4中经多巴胺修饰的PEI支架浸泡于浓度为200μg/ml的RGD多肽溶液中，并置于37℃恒温摇床上处理12-24小时后取出PEI支架，然后用去离子水反复冲洗去除PEI支架表面未结合牢固残余的RGD多肽，处理完后将PEI支架冻干保存备用，制得可以促进骨组织修复的PEI支架。上述制备步骤中当PEI支架打印完成后，对PEI支架进行烘烤，可以保证PEI支架上不同层之间可以更好的黏附，使得PEI支架的整体性更好。多巴胺溶液中的多巴胺会自发聚集反应形成聚多巴胺，浸泡了多巴胺溶液的PEI支架的表面粘附有聚多巴胺，再将PEI支架浸泡到RGD多肽溶液中，RGD多肽中含有羧基和氨基等活性基团，可与聚多巴胺层中丰富的邻苯二酚基团发生共轭结合，从而在聚多巴胺层接枝偶联RGD多肽，RGD多肽可以促进细胞黏附，促进成骨分化，利于骨组织修复，制备的接枝偶联RGD的3D打印PEI骨填充支架可以促进骨组织修复，从而使填充支架与周围骨组织结合实现骨缺损修复填充的效果。优选的，所述步骤1中当拉丝机料筒的温度达到340-420℃后等待3-5秒，待PEI颗粒完全融化后，再对PEI进行挤压。优选的，所述步骤1中拉丝机料筒的挤出口的内径为1.5-2.0mm。可以保证所得到的PEI丝的直径在1.5-2.0mm范围内。优选的，所述步骤1中在对PEI丝进行密封保存时，密封保存的装置中放入2-3包硅胶干燥剂。硅胶干燥剂可以防止干燥的PEI丝吸收水分对3D打印产生影响。优选的，所述步骤3中自动控温系统将3D打印机喷头预热到360-415℃，打印机打印室预热到210-230℃，成型基板预热到110-180℃。优选的，在浓度为10mmol/L，PH＝8.5的Tris-HCl缓冲液中加入多巴胺，制得所述步骤4中浓度为2mg/ml的多巴胺溶液。优选的，在浓度为10mmol/L，PH＝8.5的Tris-HCl缓冲液中加入RGD多肽，制得所述步骤5中浓度为200μg/ml的RGD多肽溶液。本专利技术的有益效果：(1)通过3D打印技术可以将所需形状的骨填充支架打印出来，打印完成的PEI支架经过烘干之后可以使PEI支架的不同层之间黏附的更好，使PEI支架的完整性、稳定性更好；(2)PEI支架先后浸泡于多巴胺溶液和RGD多肽溶液中，多巴胺溶液中的多巴胺会自发聚集反应形成聚多巴胺，RGD多肽中含有羧基和氨基等活性基团，可与聚多巴胺层中丰富的邻苯二酚基团发生共轭结合，从而在聚多巴胺层接枝偶联RGD多肽，RGD多肽可以促进细胞黏附，促进成骨分化，利于骨组织修复，使得制备的PEI支架可以促进骨组织修复，进而使填充支架与周围骨组织结合实现骨缺损修复填充的效果。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法，包括如下制备步骤：步骤1：选取PEI颗粒，将PEI颗粒置于140℃-180℃的空气循环炉中烘干3-5小时，使其充分干燥直至水分小于0.02％w/w时，即可停止，将干燥后的颗粒放入拉丝机料筒中，对拉丝机料筒进行加热，直至温度达到340-420℃停止，等待3-5秒，待拉丝机料筒内的PEI颗粒完全融化后，进行挤压，拉丝机料筒的挤出口的内径为1.5-2.0mm，将PEI挤压成丝状物，挤压得到的PEI丝再次经过140℃-180℃的空气循环炉，烘干3-5小时，得到干燥的PEI丝，然后将PEI丝进行密封保存，在密封保存的装置中放入2-3包硅胶干燥剂；步骤2：建模：根据所需的骨填充支架的形状，利用三维建模软件建立预打印的支架结构模型，并将其转化为3D打印系统中可以被识别的STL文件；步骤3：将步骤2中得到的STL文件导入到3D打印机系统中，通过自动控温系统将3D打印机喷头预热到360-415℃，打印机打印室预热到210-230℃，成型基板预热到110-180℃，然后通过自动送丝装置将PEI丝材送入已预热好的打印喷头内，3D打印喷头根据软件生成的轨迹路径进行逐层打印，直至打印完成得到PEI支架，再将得到的PEI支架放到100-150℃的烤箱内烘烤15-30分钟即可完成；步骤4：在浓度为10mmol/L，PH＝8.5的Tris-HCl缓冲液中加入多巴胺，制得浓度为2mg/ml的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：步骤1：选取PEI颗粒，将PEI颗粒置于140℃‑180℃的空气循环炉中烘干3‑5小时，使其充分干燥直至水分小于0.02％w/w时，即可停止，将干燥后的颗粒放入拉丝机料筒中，对拉丝机料筒进行加热，直至温度达到340‑420℃停止，待拉丝机料筒内的PEI颗粒完全融化后，进行挤压，将PEI挤压成丝状物，挤压得到的PEI丝再次经过140℃‑180℃的空气循环炉，烘干3‑5小时，得到干燥的PEI丝，然后将PEI丝进行密封保存；步骤2：建模：根据所需的骨填充支架的形状，利用三维建模软件建立预打印的支架结构模型，并将其转化为3D打印系统中可以被识别的STL文件；步骤3：将所述步骤2中得到的STL文件导入到3D打印机系统中，通过自动控温系统对3D打印机喷头、打印室、成型基板进行预热，然后通过自动送丝装置将PEI丝材送入已预热好的打印喷头内，3D打印喷头根据软件生成的轨迹路径进行逐层打印，直至打印完成得到PEI支架，再将得到的PEI支架放到100‑150℃的烤箱内烘烤15‑30分钟即可完成；步骤4：将所述步骤3中得到的PEI支架浸入到浓度为2mg/ml的多巴胺溶液中，在37℃恒温且与空气充分接触的条件下避光处理12‑24小时，得到表面经多巴胺改性的PEI支架，然后用去离子水对改性后的PEI支架进行反复漂洗2‑3次后，再进行冻干保存；步骤5：将所述步骤4中经多巴胺修饰的PEI支架浸泡于浓度为200μg/ml的RGD多肽溶液中，并置于37℃恒温摇床上处理12‑24小时后取出PEI支架，然后用去离子水反复冲洗去除PEI支架表面未结合牢固残余的RGD多肽，处理完后将PEI支架冻干保存备用，制得可以促进骨组织修复的PEI支架。...
【技术特征摘要】
1.一种3D打印PEI表面复合RGD的骨填充支架的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：步骤1：选取PEI颗粒，将PEI颗粒置于140℃-180℃的空气循环炉中烘干3-5小时，使其充分干燥直至水分小于0.02％w/w时，即可停止，将干燥后的颗粒放入拉丝机料筒中，对拉丝机料筒进行加热，直至温度达到340-420℃停止，待拉丝机料筒内的PEI颗粒完全融化后，进行挤压，将PEI挤压成丝状物，挤压得到的PEI丝再次经过140℃-180℃的空气循环炉，烘干3-5小时，得到干燥的PEI丝，然后将PEI丝进行密封保存；步骤2：建模：根据所需的骨填充支架的形状，利用三维建模软件建立预打印的支架结构模型，并将其转化为3D打印系统中可以被识别的STL文件；步骤3：将所述步骤2中得到的STL文件导入到3D打印机系统中，通过自动控温系统对3D打印机喷头、打印室、成型基板进行预热，然后通过自动送丝装置将PEI丝材送入已预热好的打印喷头内，3D打印喷头根据软件生成的轨迹路径进行逐层打印，直至打印完成得到PEI支架，再将得到的PEI支架放到100-150℃的烤箱内烘烤15-30分钟即可完成；步骤4：将所述步骤3中得到的PEI支架浸入到浓度为2mg/ml的多巴胺溶液中，在37℃恒温且与空气充分接触的条件下避光处理12-24小时，得到表面经多巴胺改性的PEI支架，然后用去离子水对改性后的PEI支架进行反复漂洗2-3次后，再进行冻干保存；步骤5：将所述步骤4中经多巴胺修饰的PEI支架浸泡于浓度为200μg/ml的RGD多肽溶液中，并置于37℃恒温摇床上处理12-...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦彦国，李瑞延，徐鑫宇，唐雄风，郭德明，卿云安，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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