【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物，具体是一种负载ceo2纳米酶silma水凝胶及其在3d生物打印组织工程气管中的应用。
技术介绍
1、当气管缺损超过成人气管总长的1/2、儿童气管总长的1/3时，使用气管端端吻合术因张力过大可能会导致气管断裂、吻合口瘘等严重的术后并发症，甚至威胁患者生命，此时利用气管替代物进行气管重建成了长段气管损伤的重要治疗途径，而组织工程气管是为患者达到较好远期生存效果的理想气管替代物。
2、组织工程气管移植入体后的创口愈合是否良好对机体存活率有着至关重要的作用，而局部微环境是影响创口愈合的关键因素之一，例如局部微环境存在着氧化应激(os)损伤则会延缓创口愈合进度。组织工程气管移植后造成的局部过度os和炎症反应，产生的大量活性氧(ros)和炎症因子造成细胞损伤，延缓血管化和上皮化的进程。
3、组织工程气管的理想制备材料需要具有良好的生物相容性，能够模拟与体内组织相似的微环境，具有良好的机械性能、适宜的流体力学特征、可打印性和高保真性；能够诱导功能化上皮形成，并且具有丰富的血管网以满足临床移植的需求。水凝胶是目前性能最突出的一种3d打印生物墨水，具有聚合物链交联形成的三维网络结构，这种结构赋予其独特的溶胀性能与三维骨架。silma水凝胶具有优异的生物相容性和流体力学特征，在组织工程气管制备中具有广阔的应用前景。纳米酶是具有酶活性的能够催化相关生理反应的纳米材料，其与天然酶在总尺寸、形状和表面电荷等方面具有某些相似性。但相较于天然酶，纳米酶还具有稳定性高、成本低和规模化制备简单等特点。纳米酶可促进再上皮
4、氧化铈(ceo2)纳米酶因其具有优异的类天然抗氧化酶催化活性和低细胞毒性等优点而在生物医学领域具有广阔的应用前景。ceo2的表面ce3+和ce4+共存，具有氧化与还原的双重催化作用。在机体活性氧(ros)过度产生时，ceo2纳米酶可以保护组织免受os损伤，从而调节氧化还原的稳态。此外，ceo2纳米酶能够在清除过量ros的同时产生氧气来缓解组织缺氧，减少促炎因子的释放来减轻炎症反应，减少促炎因子的释放来减轻炎症反应和肉芽肿的发生，从而促进创口愈合，为细胞再生提供良好的微环境，促进气管组织再生。
5、水凝胶微球是一种直径在微米级的球形水凝胶，传统的大尺寸(超过200μm)水凝胶会影响负载物质的扩散效率，而水凝胶微球由于其较小的尺寸能够提高负载生物活性物质和药物的响应速度，并且其具有的多孔结构能够增强水凝胶本身的延展性与机械力学性能。目前水凝胶微球已被用于制备治疗剂控释载体和构建生物力学结构等方面的生物医学应用，例如水凝胶微球可以封装药物或生物活性物质(细胞、生物活性大分子等)，可以在局部受控释放治疗剂改善微环境，缓解炎症、os等症状。
技术实现思路
1、为减少组织工程气管移植后的并发症，促进创口愈合，本专利技术提供了一种负载ceo2纳米酶silma水凝胶及其在3d生物打印组织工程气管中的应用。
2、本专利技术提供的一种负载ceo2纳米酶silma水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
3、步骤1、制备ceo2纳米酶：
4、将硝酸铈六水合物与葡聚糖混合在去离子水中并搅拌均匀，然后加入氨水并进行65℃水浴加热60min，将得到的ceo2纳米酶沉淀浆液陈化、离心，用热去离子水洗涤至上层溶液的ph为7后，真空干燥并煅烧，最后得到ceo2纳米酶粉末；
5、步骤2、制备负载ceo2纳米酶的silma水凝胶；
6、将ceo2纳米酶混入20w/v％的silma溶液中，得到负载ceo2纳米酶的silma水凝胶，即ceo2/silma水凝胶；
7、步骤3、制备负载ceo2纳米酶的silma水凝胶微球溶液，步骤如下：
8、步骤3.1、将20％w/v的silma溶液作为水相，将含有5％w/v span 80的石蜡油溶液作为油相，将水相和油相溶液混合后在70℃的水浴加热下持续搅拌30min，反复洗涤多次后，得到silma水凝胶微球，并-20℃下冷冻干燥48小时以获得多孔结构；
9、步骤3.2、将ceo2纳米酶加入含有silma水凝胶微球的去离子水中，磁力搅拌并水浴60℃加热10分钟，冷却之后得到负载有ceo2纳米酶的silma水凝胶微球溶液。
10、进一步的，所述步骤1中，所述硝酸铈六水合物、去离子水、氨水的质量比为0.1085：0.3255：2：0.4；
11、所述步骤2中，ceo2纳米酶与silma的质量比为1:10；
12、所述步骤3.1中，水相和油相溶液的体积比为1:1；所述步骤3.2中，ceo2纳米酶、silma水凝胶微球中silma、去离子水的质量比为1:10:40。
13、进一步的，所述20w/v％的silma溶液的配置方法为：
14、(1)取4g的silma放入离心管；
15、(2)取20ml引发剂标准溶液加入到上述离心管中；
16、(3)于室温溶解0.5-1h，期间搅拌/振荡数次；
17、(4)将得到的silma溶液使用0.22μm无菌针头过滤器灭菌；
18、所述引发剂标准溶液为0.5％w/v的引发剂标准溶液，配置方法为：取20ml pbs，加入装有0.1g引发剂lap的棕色瓶中，以40-50℃水浴加热溶解15分钟以上，期间振荡数次。
19、所述负载ceo2纳米酶silma水凝胶在3d生物打印组织工程气管中的应用，应用方法如下：
20、步骤一、细胞的培养与分化；
21、1)体外培养气管黏膜原代上皮细胞并进行传代培养，
22、2)对骨髓间充质干细胞bmscs进行体外培养与诱导分化，得到软骨细胞和血管内皮细胞；
23、步骤二、生物墨水的制备；
24、2)内层生物墨水的制备：将获取的上皮细胞、bmscs、白皮生长因子egf混入ceo2/silma水凝胶中作为内层生物墨水，用于构建上皮细胞层；
25、2)外层生物墨水的制备：将血管内皮细胞、软骨细胞、bmscs、生长因子tgf-β、血管内皮生长因子vegf混入ceo2/silma水凝胶中作为外层生物墨水，用于构建软骨细胞层；
26、步骤三、3d打印聚己内酯气管支架；
27、基于气管动态ct影像资料，采用聚己内酯为材料，3d打印出气管支架；
28、步骤四、通过光固化三维生物打印技术构建气管结构；
29、将内层生物墨水均匀3d打印至步骤三得到的气管支架内壁，厚度为0.5mm；将外层生物墨水均匀3d打印至步骤三得到的气管支架外壁，厚度为0.5mm。
30、进一步的，将步骤三中得到的气管支架，浸泡至负载ceo2纳米酶的silma水凝胶微球溶液中，37℃浸泡15min，在蓝光下充分交联5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种负载CeO2纳米酶SilMA水凝胶，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的负载CeO2纳米酶SilMA水凝胶，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的负载CeO2纳米酶SilMA水凝胶，其特征在于
4.根据权利要求1所述的负载CeO2纳米酶SilMA水凝胶在3D生物打印组织工程气管中的应用。
5.根据权利要求4的应用，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5的应用，其特征在于，将步骤三中得到的气管支架，浸泡至负载CeO2纳米酶的SilMA水凝胶微球溶液中，37℃浸泡15min，在蓝光下充分交联5min，使负载CeO2纳米酶的SilMA水凝胶微球均匀包裹气管支架。
【技术特征摘要】
1.一种负载ceo2纳米酶silma水凝胶，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的负载ceo2纳米酶silma水凝胶，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的负载ceo2纳米酶silma水凝胶，其特征在于
4.根据权利要求1所述的负载ceo2纳米酶silma水凝胶在3d生物...
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