一种生物油墨及其制备方法与流程

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种生物油墨及其制备方法。

背景技术：

生物油墨，是可用于3d打印机的油墨，该研究成果是将组织或脏器经过处理去除细胞后生产成的一种“油墨”。3d打印技术用于临床医疗的案例已不再罕见，该技术与医疗的结合方式主要有以下几种：①术前诊断及手术预演模型；②植入物制备(骨骼、牙齿、软组织器官等)；③外用医疗耗材(颌面塑形支具等)。

现有可供人体组织打印的生物油墨多为高分子水凝胶，包括人工合成高分子材料及胶原等天然水凝胶：(1)合成凝胶如聚富马酸二羟丙酯(ppf)、聚d，l-丙交酯(pdlla)、聚ε-己内酯(pcl)、聚碳酸酯等作为打印油墨使用时成型速度快，但配制时需加入光敏树脂(主要由齐聚物、活性单体、光引发剂及其他助剂)，因此安全性尚需进一步谨慎评估；(2)天然水凝胶如明胶、明胶-壳聚糖、明胶-藻酸盐、藻酸盐等具有良好的生物相容性以及与人体软组织相似的生物力学性质。使用这些材料进行3d打印可获得大小在微米级别的彼此连通的孔隙结构。但围绕着这些材料开展的进一步研究结果显示：①这类材料的制备成的生物油墨的生物相溶性低；②生物油墨的可塑性差，难以维持打印后的形状。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种生物相溶性好，可塑性好的生物油墨，本发明的内容如下：

本发明的目的在于提供一种生物油墨，其技术点在于：所述的生物油墨按照重量份数计，包括20-30重量份的水凝胶和70-80重量份的生物活性物质，所述的水凝胶包括10-20重量份的脱细胞外基质、10-20重量份的明胶、2-5重量份的透明质酸、2-5重量份的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、3-6重量份的纤维素醚、5-15重量份的微晶纤维素、5-15重量份的纳米纤维素，余量为蒸馏水；所述的生物活性物质包括细胞或者细胞活性物中的至少一种。

在本发明的有的实施例中，所述的脱细胞外基质脱细胞外基质材料选自牛真皮基质、牛心包基质、牛跟腱基质、牛腹膜基质、猪腹膜基质、猪膀胱粘膜下层基质、猪小肠粘膜下层基质、猪真皮基质中的一种。

在本发明的有的实施例中，所述的纤维素醚选自乙基纤维素醚、羟丙基纤维素醚、羧甲基纤维素醚中的至少一种。

在本发明的有的实施例中，所述的微晶纤维素采用微生物发酵法制备得到。

在本发明的有的实施例中，所述的纳米纤维素包括纤维素纳米纤维或者纤维素纳米晶体。

在本发明的有的实施例中，所述的生物活性物质的浓度为1×10⁷/ml-1×10¹⁰/ml。

在本发明的有的实施例中，所述的细胞选自动物细胞、植物细胞、真菌、细菌中的至少一种；

本发明的另外一个目的在于提供一种生物油墨，其技术点在于：所述的一种生物油墨的制备方法为：将10-20重量份的脱细胞外基质、10-20重量份的明胶、2-5重量份的透明质酸、2-5重量份的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、3-6重量份的纤维素醚、5-15重量份的微晶纤维素和5-15重量份的纳米纤维素依次投入到蒸馏水中，经过高速搅拌机搅拌至发热并全部充分溶解，得到所述的水凝胶，随后将所述的生物活性物投入到水凝胶，充分搅拌并分散均匀，得到所述的生物油墨。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的的生物油墨包括水凝胶和生物活性物质，该水凝胶包括脱细胞外基质、明胶、透明质酸、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、纤维素醚、微晶纤维素、纳米纤维素，余量为蒸馏水；生物活性物质包括细胞或者细胞活性物，该配方体中的脱细胞外基质的结构能够促进细胞黏附增殖，将其与明胶、透明质酸使用复合物增强了细胞增殖与黏附的效果。且1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、纤维素醚、微晶纤维素和纳米纤维素四类纤维素类物质的复配添加，可以保证油墨的粘度较高，且可以保持打印后的形状和机械强度，还能形成大小不一的且致密的网状结构，保证营养物质的运输和流动。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种生物油墨按照重量份数计，包括25重量份的水凝胶和75重量份的生物活性物质，所述的水凝胶包括15重量份的脱细胞外基质、15重量份的明胶、3.5重量份的透明质酸、3.5重量份的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、4.5重量份的纤维素醚、10重量份的微晶纤维素、10重量份的纳米纤维素，余量为蒸馏水；所述的生物活性物质为细胞。

其中，脱细胞外基质脱细胞外基质材料为牛真皮基质。

其中，纤维素醚为乙基纤维素醚。

其中，微晶纤维素采用微生物发酵法制备得到。

其中，纳米纤维素为纤维素纳米纤维。

其中，生物活性物质的浓度为1×10⁹/ml。

其中，细胞为动物细胞；

按照上述配方，本发明的一种生物油墨的制备方法为：将脱细胞外基质、明胶、透明质酸、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐纤维素醚、微晶纤维素和纳米纤维素依次投入到蒸馏水中，经过高速搅拌机搅拌至发热并全部充分溶解，得到所述的水凝胶，随后将所述的生物活性物投入到水凝胶，充分搅拌并分散均匀，得到所述的生物油墨。

实施例2

一种生物油墨按照重量份数计，包括30重量份的水凝胶和70重量份的生物活性物质，所述的水凝胶包括20重量份的脱细胞外基质、20重量份的明胶、5重量份的透明质酸、5重量份的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、6重量份的纤维素醚、15重量份的微晶纤维素、15重量份的纳米纤维素，余量为蒸馏水；所述的生物活性物质为细胞和细胞活性物的混合物。

其中，脱细胞外基质脱细胞外基质材料为牛跟腱基质和牛腹膜基质的混合物。

其中，纤维素醚为乙基纤维素醚和羟丙基纤维素醚的混合物。

其中，微晶纤维素采用微生物发酵法制备得到。

其中，纳米纤维素为纤维素纳米晶体。

其中，生物活性物质的浓度为1×10¹⁰/ml。

其中，细胞为植物细胞；

按照上述配方，本发明的一种生物油墨的制备方法为：将脱细胞外基质、明胶、透明质酸、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐纤维素醚、微晶纤维素和纳米纤维素依次投入到蒸馏水中，经过高速搅拌机搅拌至发热并全部充分溶解，得到所述的水凝胶，随后将所述的生物活性物投入到水凝胶，充分搅拌并分散均匀，得到所述的生物油墨。

实施例3

一种生物油墨按照重量份数计，包括20重量份的水凝胶和80重量份的生物活性物质，所述的水凝胶包括10重量份的脱细胞外基质、10重量份的明胶、2重量份的透明质酸、2重量份的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、3重量份的纤维素醚、5重量份的微晶纤维素、5重量份的纳米纤维素，余量为蒸馏水；所述的生物活性物质为细胞活性物。

其中，脱细胞外基质脱细胞外基质材料为猪腹膜基质和猪膀胱粘膜下层基质的混合物。

其中，纤维素醚为乙基纤维素醚和羟丙基纤维素醚的混合物。

其中，微晶纤维素采用微生物发酵法制备得到。

其中，纳米纤维素为纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶体的混合物。

其中，生物活性物质的浓度为1×10⁷/ml。

按照上述配方，本发明的一种生物油墨的制备方法为：将脱细胞外基质、明胶、透明质酸、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐纤维素醚、微晶纤维素和纳米纤维素依次投入到蒸馏水中，经过高速搅拌机搅拌至发热并全部充分溶解，得到所述的水凝胶，随后将所述的生物活性物投入到水凝胶，充分搅拌并分散均匀，得到所述的生物油墨。

实施例4

一种生物油墨按照重量份数计，包括22重量份的水凝胶和78重量份的生物活性物质，所述的水凝胶包括12重量份的脱细胞外基质、12重量份的明胶、3重量份的透明质酸、3重量份的1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐、4重量份的纤维素醚、8重量份的微晶纤维素、12重量份的纳米纤维素，余量为蒸馏水；所述的生物活性物质为细胞和细胞活性物的混合物。

其中，脱细胞外基质脱细胞外基质材料为猪小肠粘膜下层基质和猪真皮基质的混合物。

其中，纤维素醚为羧甲基纤维素醚中。

其中，微晶纤维素采用微生物发酵法制备得到。

其中，纳米纤维素为纤维素纳米纤维和纤维素纳米晶体混合物。

其中，生物活性物质的浓度为1×10⁹/ml。

其中，细胞为细菌；

按照上述配方，本发明的一种生物油墨的制备方法为：将脱细胞外基质、明胶、透明质酸、1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐纤维素醚、微晶纤维素和纳米纤维素依次投入到蒸馏水中，经过高速搅拌机搅拌至发热并全部充分溶解，得到所述的水凝胶，随后将所述的生物活性物投入到水凝胶，充分搅拌并分散均匀，得到所述的生物油墨。

实验例

将实施例1-4制备得到的生物油墨进行流变学分析见表1，流变学分析结果表明，本发明制备的墨水具有剪切变稀性质，因而具有良好的打印性。

表1

本发明仅仅提供了一种生物油墨及其制备方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

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