【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及术中打印、组织工程与再生医学，尤其是一种骨缺损生物墨水及其制备方法与应用。
技术介绍
1、由于意外创伤、手术并发症或衰老导致的骨功能丧失和衰竭，是人类卫生保健关注的主要问题之一。传统骨缺损治疗方法存在供体组织有限、可能会造成额外损伤或术后感染等问题。骨组织工程技术运用生物活性移植物来代替受损组织以修复功能失常的组织，为骨缺损治疗提供了新方向。该技术以细胞、生物活性因子和生物材料为原料，通过三维生物打印技术逐层打印，构建具有三维结构和生物功能的仿生组织，在反应器中培养至成熟，最后通过开放式手术植入缺损部位。然而，许多缺损部位的形状不规则，打印的构建物与缺损形状难以完全匹配，且构建物在植入体内后无法融入复杂微妙的人体内部环境，从而导致骨组织再生失败。
2、针对上述问题，术中生物打印技术应运而生，其被定义为在目标部位对细胞或其他生物活性材料进行直接沉积的技术，以达到在临床手术环境中创建或修复活组织。该技术无需转移预制的移植物，且构建物能够精确适应目标缺损部位，进一步实现细胞在空间分布和排列的精确控制定位、细胞与生物材料的有机结合以及组织微环境的精确模拟。与体外打印技术相比，术中打印可以最大限度地降低缺损修复中的感染和手动干预带来的风险。天然组织包裹打印结构，身体充当细胞生长、分化、成熟以及同时与宿主组织整合所需的生物反应器，更利于组织的再生。
3、虽然术中生物打印技术使得骨缺损的实时治疗成为了可能，但作为一种新兴的组织工程方法，该领域发展的一个主要障碍是缺乏合适的生物墨水及相应的沉积工艺。图1(a
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种骨缺损生物墨水。
2、本专利技术所要解决的另一技术问题是提供了上述骨缺损生物墨水的制备方法。
3、本专利技术所要解决的另一技术问题是提供了上述骨缺损生物墨水的应用。
4、为解决上述技术问题，本专利技术所提出的技术方案如下：
5、一种骨缺损生物墨水，由琼脂糖、透明质酸、甲基丙烯酰化明胶和光引发剂组成，其中，各组分浓度为琼脂糖0.2％～0.5％(w/v)、透明质酸0.15％～0.45％(w/v)、甲基丙烯酰化明胶9％～11％(w/v)、光引发剂0.1％(w/v)。
6、优选的，上述骨缺损生物墨水，各组分浓度为琼脂糖0.25％(w/v)、透明质酸0.3％(w/v)、甲基丙烯酰化明胶10％(w/v)、光引发剂0.1％(w/v)。
7、优选的，上述骨缺损生物墨水，是将琼脂糖、透明质酸、甲基丙烯酰化明胶与光引发剂采用温度与光照双交联的凝胶方式制备得到的。
8、优选的，上述骨缺损生物墨水，所述光引发剂为lap溶液。
9、上述骨缺损生物墨水的制备方法，具体步骤如下：
10、(1)将每0.048-0.12g琼脂糖粉末溶于双蒸水中，并加热至溶液清澈；将溶液冷却至50℃后加入0.035-0.105g透明质酸粉末，继续在50℃条件下搅拌直至透明质酸完全溶解，混合溶液置于水浴中备用；
11、(2)避光条件下，将0.9-1.1g的甲基丙烯酰化明胶并加入α-mem培养基(市售)，在水浴中加热并振荡，直至甲基丙烯酰化明胶完全溶解，得到甲基丙烯酰化明胶溶液；
12、(3)将步骤(1)所得混合溶液加入步骤(2)所得甲基丙烯酰化明胶溶液中，并在水浴(45℃)中充分混合，确保均匀性；混合均匀后，引入光引发剂，并在避光条件下于40℃下进行混合，以完成生物墨水的制备。
13、优选的，上述骨缺损生物墨水的制备方法，所述步骤(3)中光引发剂为350μl lap溶液(市售光引发剂)。
14、优选的，上述骨缺损生物墨水的制备方法，所述步骤(3)中制备得到的生物墨水在全程避光条件下，通过0.22微米过滤器进行过滤除菌后在水浴(37℃)中静置，以去除其中的气泡。
15、上述骨缺损生物墨水在生物打印方面的应用。
16、优选的，上述骨缺损生物墨水的应用，生物墨水术中沉积工艺具体步骤如下：
17、(1)构建缺损模型；
18、(2)术中打印过程：
19、(2-1)将鲁尔注射器的温度调节至生理温度，并将配制好的生物墨水加载到机械臂系统的鲁尔注射器中；
20、(2-2)将缺损模型的缺损部位温度调节至37℃并置于打印平台上，使用三维扫描仪对模型的缺损区域进行扫描重建，并通过simplify3d软件对缺损模型进行切片处理，在切片软件中设置各项打印参数(包括打印层高、打印速度、挤出层高、挤出倍率等)；
21、(2-3)进行缺损部位的打印，所述生物墨水的打印参数为：打印高度0.1～0.3mm，打印速度1～3mm/s，挤出层高0.10～0.25mm，挤出倍率0.3～0.7；针头直径0.16～0.33mm，针头长度6.5～15mm；405纳米蓝光照射时间10～30s。
22、优选的，上述骨缺损生物墨水的应用，所述步骤(2-3)中打印参数为：打印高度0.2mm，打印速度1mm/s，挤出层高0.15mm，挤出倍率0.5；针头直径0.33mm，针头长度6.5mm；405纳米蓝光照射时间10s。
23、上述生物墨水在打印过程中，首先进行的副交联是由温度引发的物理交联，打印针管与目标部位皆为生理温度37℃，此时墨水处于预交联状态。该生物墨水不仅将原本受限的环境转变为有力的条件，还使得细胞均匀分散在墨水中，避免了细胞的沉降与聚集。物理交联虽然对细胞损害最小，但其交联后的支架的机械强度是无法达到理想状态的。因此，在打印完成后采用主交联化学交联的方式，用405纳米蓝光照射，照射时间在10～30s，光交联的方式大大增强了打印支架的结构强度，提高了打印的分辨率与精度。
24、技术效果
25、上述骨缺损生物墨水，当琼脂糖质量体积浓度范围为0.2％～0.5％，甲基丙烯酰化明胶质量体积浓度范围为9％～11％，透明质酸质量体积浓度范围为0.15％～0.45％，lap质量体积浓度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种骨缺损生物墨水，其特征在于：由琼脂糖、透明质酸、甲基丙烯酰化明胶和光引发剂组成，其中，各组分浓度为琼脂糖0.2％～0.5％(w/v)、透明质酸0.15％～0.45％(w/v)、甲基丙烯酰化明胶9％～11％(w/v)、光引发剂0.1％(w/v)。
2.根据权利要求1所述的骨缺损生物墨水，其特征在于：各组分浓度为琼脂糖0.25％(w/v)、透明质酸0.3％(w/v)、甲基丙烯酰化明胶10％(w/v)、光引发剂0.1％(w/v)。
3.根据权利要求1或2所述的骨缺损生物墨水，其特征在于：是将琼脂糖、透明质酸、甲基丙烯酰化明胶与光引发剂采用温度与光照双交联的凝胶方式制备得到的。
4.根据权利要求1或2所述的骨缺损生物墨水，其特征在于：所述光引发剂为LAP溶液。
5.权利要求1-4之一所述骨缺损生物墨水的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
6.根据权利要求5所述的骨缺损生物墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中光引发剂为350μl LAP溶液。
7.根据权利要求5所述的骨缺损生物墨水的制备方法，其特征在
8.权利要求1-4之一所述骨缺损生物墨水在生物打印方面的应用。
9.根据权利要求8所述的骨缺损生物墨水的应用，其特征在于：生物墨水术中沉积工艺具体步骤如下：
10.根据权利要求9所述的骨缺损生物墨水的应用，其特征在于：所述步骤(2-3)中打印参数为：打印高度0.2mm，打印速度1mm/s，挤出层高0.15mm，挤出倍率0.5；针头直径0.33mm，针头长度6.5mm；405纳米蓝光照射时间10s。
...【技术特征摘要】
1.一种骨缺损生物墨水，其特征在于：由琼脂糖、透明质酸、甲基丙烯酰化明胶和光引发剂组成，其中，各组分浓度为琼脂糖0.2％～0.5％(w/v)、透明质酸0.15％～0.45％(w/v)、甲基丙烯酰化明胶9％～11％(w/v)、光引发剂0.1％(w/v)。
2.根据权利要求1所述的骨缺损生物墨水，其特征在于：各组分浓度为琼脂糖0.25％(w/v)、透明质酸0.3％(w/v)、甲基丙烯酰化明胶10％(w/v)、光引发剂0.1％(w/v)。
3.根据权利要求1或2所述的骨缺损生物墨水，其特征在于：是将琼脂糖、透明质酸、甲基丙烯酰化明胶与光引发剂采用温度与光照双交联的凝胶方式制备得到的。
4.根据权利要求1或2所述的骨缺损生物墨水，其特征在于：所述光引发剂为lap溶液。
5.权利要求1-4之一所述骨缺损生物墨水的制备方法，...
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。