【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及骨组织工程领域，具体涉及3d打印墨水、复合水凝胶支架以及它们的制备方法及应用。
技术介绍
1、骨缺损修复是医学领域的一个重要问题。传统的治疗方法主要包括自体骨移植和异体骨移植，然而，这些方法存在一系列问题，如供体来源不足、免疫排斥反应和手术并发症，限制了它们的临床应用。随着组织工程和生物材料科学的发展，人们开始探索新型的骨修复材料和方法。组织工程骨材料作为一种新兴的修复方法，具有模拟天然骨结构和促进骨再生的潜力。然而，目前的组织工程骨材料在力学性能、生物活性和可控性方面仍然存在一些挑战。
2、3d打印技术在骨修复领域提供了一种新的解决方案，通过计算机辅助设计(cad)和3d打印技术，可以精确构建出与患者骨缺损部位完全匹配的三维结构。3d打印技术能够使用各种生物材料(如水凝胶、陶瓷、金属和复合材料)来制作具有复杂几何形状的多孔支架，这些支架可以促进细胞黏附、增殖和分化，从而加速骨组织的再生。
3、然而，现有3d打印骨修复材料也存在一些缺点。由于打印精度和材料特性的限制，3d打印的多孔支架结构可能不够均匀和规整，这可能影响其力学性能和生物学功能；在3d打印过程中，使用含有大尺寸固体颗粒的生物墨水可能导致喷嘴堵塞，从而难以制备大孔径的水凝胶结构；虽然3d打印技术可以使用多种生物材料，但这些材料的生物相容性和力学性能仍需进一步优化，以更好地支持骨和软骨细胞的增殖和分化。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供一种3d打印墨水、复合水凝胶支架以及它们的制备
2、为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种3d打印墨水，包括锶改性纳米凹凸棒石(sr-atp)、甲基丙烯酸化水凝胶(gelma)、第一相溶剂、第二相溶剂、功能性添加剂和光引发剂。
3、纳米凹凸棒石(attapulgite,atp)是一种具有链层状结构的含硅酸盐天然纳米材料，其结构属2：1型粘土矿物。atp具有一系列优异特性，包括纳米棒状结构、高粘性和可塑性、吸水性、多孔道结构、强吸附性以及丰富的微量元素含量。锶(sr)是一种已被证明能促进成骨细胞增殖和新骨形成的微量元素，可以通过钙敏感受体作用于骨骼，促进丝裂原活化蛋白激酶(mapk)信号转导。锶改性纳米凹凸棒石，更提高其生物活性和骨诱导能力。
4、水凝胶复合体系是一种将多种水凝胶功能和性能结合在一起的有效策略。通过水凝胶基质中的物理或化学相互作用来稳定和固定增强材料，提高水凝胶的力学强度，利用上述几种原料的复合，可以提高前互穿网络水凝胶在骨组织工程中的力学性能，使其满足骨修复的需求，是可诱导骨生成的可生物降解组织工程骨修复材料。
5、进一步地，所述锶改性纳米凹凸棒石与第一相溶剂的用量比为0.01-5g/ml，甲基丙烯酸化水凝胶与第二相溶剂的用量比为0.01-0.5g/ml，所述光引发剂为lap光引发剂，所述光引发剂与甲基丙烯酸化水凝胶和第二相溶剂混合液的用量比为0.002-0.1g/ml，锶改性纳米凹凸棒石与第一相溶剂混合液与光引发剂、甲基丙烯酸化水凝胶和第二相溶剂混合液的体积比为0.1:1-2：1，所述功能性添加剂为壳聚糖，所述功能性添加剂与以上混合原料的用量比为0.001-1g/ml。
6、进一步地，所述第一相溶剂为十二烷、辛烷、癸烷、环己烷、十四烷、十六烷中的任意一种。
7、进一步地，所述第二相溶剂包括磷酸盐(pbs)缓冲液。
8、根据本专利技术的另一方面，提供一种3d打印墨水的制备方法，包括以下步骤：
9、1)按照质量/体积分数，取0.1～10份锶改性纳米凹凸棒石粉末，溶解于10～500份第一相溶剂中，超声处理15min，使稳定粒子均匀分散在体系中，搅拌2～10min使其完全乳化；
10、2)将0.1～10份甲基丙烯酸化水凝胶在60℃条件下溶于1～100份第二相溶剂溶液中，加入与以上混合溶液的用量比为0.002-0.1g/ml的lap光引发剂，混合搅拌30～60min；
11、3)将以上步骤按0.1:1-2：1的体积比混合，对混合体系搅拌2～10min，使其完全乳化获得油包水pickering乳液；
12、4)按照质量/体积分数，称取0.01～1份壳聚糖颗粒加入到1～10份pickering乳液中，恒温水浴搅拌20～40min。
13、进一步地，还包括所述锶改性纳米凹凸棒石粉末的制备步骤：
14、按照质量/体积分数，称取1～50份氯化锶(srcl2)颗粒溶解于1～400份的纳米凹凸棒石悬浊液中，恒温水浴搅拌8-24小时，均匀混合，离心收集锶修饰的改性纳米凹凸棒石颗粒，将颗粒在蒸馏水中冲洗，在冲洗后向悬浮液中添加agno3进行测试，去除残留的氯离子，得到的产物在100℃下干燥两天后粉碎，将产物消解，得到锶改性纳米凹凸棒石粉末。进一步地，只要将sr2+负载到纳米凹凸棒石，生成的锶改性纳米凹凸棒石粉末均可在本专利技术中使用。
15、进一步地，所述纳米凹凸棒石悬浊液中用于溶解纳米凹凸棒石的水为去离子水、蒸馏水、磷酸盐缓冲液、生理盐水中的任意一种，所述纳米凹凸棒石为200～500纳米级晶体颗粒，其采用纯水为研磨介质，六偏磷酸钠为助磨剂和分散剂，2000rpm转速研磨凹凸棒粉末1～2h，通过吸附、电化学作用和化学反应，使凹凸晶体充分分散得到。
16、根据本专利技术的又一方面，一种复合水凝胶支架，由上述3d打印墨水的制得。
17、根据本专利技术的再一方面，一种复合水凝胶支架的制备方法，包括如下步骤：
18、1)3d打印墨水打印出所需的支架：设计打印程序，3d打印墨水通过cf-300n挤压式针头在基础参数(针头直径：0.1～1mm；压力：0.1～0.8mpa；feedrate：0.5～5cm/min)下，逐层打印出复合水凝胶支架；
19、2)将打印得到的支架用波长360nm或者405nm之一的紫外光交联10～100s，使支架获得一定强度；
20、3)将紫外交联后的支架置入0.05～0.2mol/l的交联液中继续交联壳聚糖0.5～12h，完成反应后，无水乙醇多次清洗除去油相，用超纯水震荡洗涤三次以上，冷冻干燥后得到，所述交联液为氢氧化钠、戊二醛、乙二醛、过氧化氢酶中的任意一种多孔的锶改性凹凸棒石水凝胶支架(sr-atp/gelma/cs)。
21、将锶(sr)离子引入纳米凹凸棒石(atp)中，形成锶修饰的atp颗粒，以提高其生物活性和骨诱导能力。然后，通过pickering乳液技术制备具有规整孔隙结构的水凝胶。具体而言，以锶修饰的atp为稳定粒子，十二烷溶液为油相，甲基丙烯酰化明胶(gelma)溶液为水相，采用pickering乳液法制备油包水高内相乳液。接着，引入壳聚糖，通过3d打印技术将乳液打印成目标支架，通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种3D打印墨水，其特征在于，包括锶改性纳米凹凸棒石、甲基丙烯酸化水凝胶、第一相溶剂、第二相溶剂、功能性添加剂和光引发剂。
2.根据权利要求1所述的3D打印墨水，其特征在于，所述锶改性纳米凹凸棒石与第一相溶剂的用量比为0.01-5g/ml，甲基丙烯酸化水凝胶与第二相溶剂的用量比为0.01-0.5g/ml，所述光引发剂为LAP光引发剂，所述光引发剂与甲基丙烯酸化水凝胶和第二相溶剂混合液的用量比为0.002-0.1g/ml，锶改性纳米凹凸棒石与第一相溶剂混合液与光引发剂、甲基丙烯酸化水凝胶和第二相溶剂混合液的体积比为0.1:1-2：1，所述功能性添加剂为壳聚糖，所述功能性添加剂与以上混合原料的用量比为0.001-1g/ml。
3.根据权利要求1一种3D打印墨水,其特征在于，所述第一相溶剂为十二烷、辛烷、癸烷、环己烷、十四烷、十六烷中的任意一种。
4.根据权利要求1一种3D打印墨水,其特征在于，所述第二相溶剂包括磷酸盐缓冲液。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的3D打印墨水的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
6.根据
7.根据权利要求6所述的3D打印墨水的制备方法，其特征在于，所述纳米凹凸棒石悬浊液中用于溶解纳米凹凸棒石的水为去离子水、蒸馏水、磷酸盐缓冲液、生理盐水中的任意一种，所述纳米凹凸棒石为200～500纳米级晶体颗粒，其采用纯水为研磨介质，六偏磷酸钠为助磨剂和分散剂，2000rpm转速研磨凹凸棒粉末1～2h，通过吸附、电化学作用和化学反应，使凹凸晶体充分分散得到。
8.一种复合水凝胶支架，其特征在于，由权利要求1～4任意一项所述的3D打印墨水或权利要求6～7任一项所述的方法制得的3D打印墨水的制得。
9.一种复合水凝胶支架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.权利要求1～4的任意一项所述3D打印生物墨水、权利要求5～7任意一项所述方法制得的3D打印生物墨水、权利要求8所述的复合水凝胶支架或权利要求9方法制得的复合水凝胶支架在骨缺损修复的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种3d打印墨水，其特征在于，包括锶改性纳米凹凸棒石、甲基丙烯酸化水凝胶、第一相溶剂、第二相溶剂、功能性添加剂和光引发剂。
2.根据权利要求1所述的3d打印墨水，其特征在于，所述锶改性纳米凹凸棒石与第一相溶剂的用量比为0.01-5g/ml，甲基丙烯酸化水凝胶与第二相溶剂的用量比为0.01-0.5g/ml，所述光引发剂为lap光引发剂，所述光引发剂与甲基丙烯酸化水凝胶和第二相溶剂混合液的用量比为0.002-0.1g/ml，锶改性纳米凹凸棒石与第一相溶剂混合液与光引发剂、甲基丙烯酸化水凝胶和第二相溶剂混合液的体积比为0.1:1-2：1，所述功能性添加剂为壳聚糖，所述功能性添加剂与以上混合原料的用量比为0.001-1g/ml。
3.根据权利要求1一种3d打印墨水,其特征在于，所述第一相溶剂为十二烷、辛烷、癸烷、环己烷、十四烷、十六烷中的任意一种。
4.根据权利要求1一种3d打印墨水,其特征在于，所述第二相溶剂包括磷酸盐缓冲液。
5.一种如权利要求1～4任意一项所述的3d打印墨水的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘纯，赵红斌，武小煜，张林翔，
申请(专利权)人：常州市第二人民医院，
类型：发明
国别省市：
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