【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于组织修复材料领域，涉及一种3d打印水凝胶，尤其涉及一种可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶及其制备方法与应用，以促进组织损伤后再生。
技术介绍
1、活性氧(ros)在很多生物过程中发挥了信号转导的作用，其中过氧化氢(h2o2)更是在再生的启动与维持中发挥了关键作用。目前已存在多酚改性的3d打印水凝胶，能在组织深部持续原位生成h2o2，用于激活ros信号以长时间刺激组织再生。然而，这类材料只实现了h2o2的正向调控。由于损伤后的炎症过程亦产生大量内源性h2o2，这类单向调控材料可能使得局部h2o2生成过量，诱发氧化应激，引起组织损伤。
2、因此，研发一种能对h2o2水平进行双向调控的生物材料，将微环境h2o2水平缓冲于适宜水平，从而在安全范围内提供ros信号，以刺激组织再生；这是目前组织修复材料亟待解决的关键技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的旨在针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种可实现h2o2双向调控的3d打印水凝胶及其制备方法，所制备的3d打印水凝胶能够实现微环境h2o2水平的双向调控，将其稳定于目标水平。
2、本专利技术的另一目的旨在提供上述3d打印水凝胶的应用。
3、为达到上述目的，本专利技术采取以下技术方案来实现。
4、本专利技术提供的可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，其主要由包含儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd、聚乙二醇二丙烯酸酯pegda的生物墨水经3d打印得到；所述3d打印水凝胶的酚羟基中
5、上述可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，冻干后，其中fe3+离子含量为0.0005％-0.1％(w/w)。不同fe3+离子含量对应不同h2o2调控的目标水平。低fe3+离子含量导致高目标h2o2浓度。高fe3+离子含量导致低目标h2o2浓度。
6、上述可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，生物墨水以水相缓冲液为溶剂，儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd浓度为10-20w/v％；聚乙二醇二丙烯酸酯pegda浓度为5-10w/v％。该生物墨水还包括光引发剂和阻光剂，光引发剂浓度为0.25-1w/v％，阻光剂浓度为0.025-0.1w/v％。所述光引发剂为lap(苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂)、光引发剂2959(2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮)等中的一种；所述阻光剂为柠檬黄、胭脂红等中的一种。所述水相缓冲液为pbs缓冲液、mes缓冲液等中的一种。
7、本专利技术还提供了上述可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
8、s1由儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd、聚乙二醇二丙烯酸酯pegda、光引发剂和阻光剂在水相缓冲液中、于20℃-60℃搅拌均匀得到3d打印生物墨水；
9、s2以步骤s1得到的3d打印生物墨水为原料，经3d打印得到3d打印水凝胶；
10、s3将得到的3d打印水凝胶置于三价铁盐水溶液中浸泡，在3d打印水凝胶的酚羟基配位引入fe3+离子；将浸泡后的3d打印水凝胶洗涤得到可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶。
11、上述步骤s1中，所述儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd，由天然生物大分子明胶甲基丙烯酸酯(gelma，g)与共价引入的多巴胺官能团组成gelma-dopamine(gd)，具体合成步骤如下：
12、(1)将明胶甲基丙烯酸酯溶解于水相缓冲溶液中；
13、(2)向步骤(1)所得溶液中加入活化剂活化羧基；所述活化剂为n-(3-二甲氨基丙基)-n'-乙基碳二亚胺(edc)和n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)；所述n-(3-二甲氨基丙基)-n'-乙基碳二亚胺与n-羟基琥珀酰亚胺质量比为1：0.5-1：1；所述明胶甲基丙烯酸酯与活化剂的质量比分别为gelma：edc＝1:0.5-1:2.5；gelma：nhs＝1:0.25-1:2.5；
14、(3)将盐酸多巴胺溶液滴入步骤(2)得到的明胶甲基丙烯酸酯溶液中，无氧条件下避光反应7h以上；所述明胶甲基丙烯酸酯与盐酸多巴胺的质量比为1：0.1-1：0.8。
15、上述步骤(1)中，使用的明胶甲基丙烯酸酯采用本领域已经披露的常规方法得到，参见zhou x,zhu w,nowicki m,miao s,cui h,holmes b,et al.3d bioprinting a cell-laden bone matrix for breast cancer metastasis study.acs applied materials&interfaces 2016；8:30017-26；
16、上述步骤(2)中，向明胶甲基丙烯酸酯溶液中加入活化剂，并调节溶液ph至3-6，进行活化反应，活化反应时间为至少15min。
17、上述步骤(3)中，将盐酸多巴胺溶液滴入明胶甲基丙烯酸酯溶液之后，调节溶液ph值至6.0-7.5，再在隔绝氧气条件下，于20-60℃搅拌条件下避光反应。反应所得产物经酸化、透析、冻干，得到儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd。上述透析条件为：上述gd成分合成后转入10000-20000mw分子量的透析袋中透析，透析液为up水，ph值3.0-6.0，磁力搅拌，透析3天。每6小时更换一次透析液。
18、通过上述步骤得到的儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd，与传统合成方式相比，提高儿茶酚基团枝接率提高至5-15％，同时保证儿茶酚基团的氧化率低于1％。
19、上述步骤s2中，以上述3d打印生物墨水为原料，经3d打印得到。3d打印参数为：打印层高为50-200μm，基层层数为1-3层，光强为5-20mw/cm2，对应曝光时间为3秒至10秒。上述生物墨水固化后形成的水凝胶(记为gd-p水凝胶)内含有的儿茶酚基团在氧气存在的潮湿环境下自氧化生成h2o2。
20、上述步骤s3中，所述三价铁盐为fecl3、fe2(so4)3等中的一种；铁离子浓度为0.01-6mm。于室温下，将3d打印水凝胶浸泡于铁盐水溶液中，浸泡时间为至少12h。
21、本专利技术还提供了上述可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶的另外一种制备方法，通过该方法所制备的gdf-p凝胶中铁含量为0.0005-0.005％；该制备方法包括以下步骤：
22、s1′配制含有fe3+的三价铁盐(如fecl3或fe2(so4)3等，fe3+浓度为0.1-1mm)水溶液，并加入儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd、聚乙二醇二丙烯酸酯pegda、光引发剂和阻光剂，搅拌均匀后，得到3d打印生物墨水；
23、s2′以步骤s1得到的3d打印生物墨水为原料，经3d打印得到3d打印水凝胶；
24、s3′将得到的3d打印水凝胶置于水相缓冲溶液(ph＝7.2-7.4)中浸泡至少12h，调整水凝胶ph值至中性。
25、上述步骤s1′中，3d打印生物墨水中儿本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可实现过氧化氢双向调控的3D打印水凝胶，其特征在于，主要由包含儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯GD、聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA的生物墨水经3D打印得到；所述3D打印水凝胶的酚羟基中配位结合有Fe3+离子。
2.根据权利要求1所述的可实现过氧化氢双向调控的3D打印水凝胶，其特征在于，冻干后，其中Fe3+离子含量为0.0005％-0.1％(w/w)。
3.根据权利要求1所述的可实现过氧化氢双向调控的3D打印水凝胶，其特征在于，生物墨水以水相缓冲液为溶剂，儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯GD浓度为10-20w/v％；聚乙二醇二丙烯酸酯PEGDA浓度为5-10w/v％。
4.根据权利要求3所述的可实现过氧化氢双向调控的3D打印水凝胶，其特征在于，该生物墨水还包括光引发剂和阻光剂，光引发剂浓度为0.25-1w/v％，阻光剂浓度为0.025-0.1w/v％。
5.根据权利要求4所述的可实现过氧化氢双向调控的3D打印水凝胶，其特征在于，所述光引发剂为LAP或光引发剂2959；所述阻光剂为柠檬黄或胭脂红；所述水相缓冲液为PBS缓冲液或MES缓冲液。<...
【技术特征摘要】
1.一种可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，其特征在于，主要由包含儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd、聚乙二醇二丙烯酸酯pegda的生物墨水经3d打印得到；所述3d打印水凝胶的酚羟基中配位结合有fe3+离子。
2.根据权利要求1所述的可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，其特征在于，冻干后，其中fe3+离子含量为0.0005％-0.1％(w/w)。
3.根据权利要求1所述的可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，其特征在于，生物墨水以水相缓冲液为溶剂，儿茶酚改性明胶甲基丙烯酸酯gd浓度为10-20w/v％；聚乙二醇二丙烯酸酯pegda浓度为5-10w/v％。
4.根据权利要求3所述的可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，其特征在于，该生物墨水还包括光引发剂和阻光剂，光引发剂浓度为0.25-1w/v％，阻光剂浓度为0.025-0.1w/v％。
5.根据权利要求4所述的可实现过氧化氢双向调控的3d打印水凝胶，其特征在于，所述光引发剂为lap或光引发剂2959；所述阻光剂为柠檬黄或胭脂红；所述水相缓冲液为pbs缓冲液或me...
【专利技术属性】
技术研发人员：李响，卢恭恭，张贵升，柯代波，惠旭辉，樊渝江，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。