本技术提供了一种3D同轴打印明胶复合水凝胶墨水及其制备方法和应用,所述3D同轴打印明胶复合水凝胶墨水包括PGA生物墨水和CaCl<subgt;2</subgt;水溶液,其中所述PGA生物墨水包括甲基丙烯酰化明胶、海藻酸钠和聚氧化乙烯,通过海藻酸钠与Ca<supgt;2+</supgt;相结合,光交联凝胶化,作为3D同轴打印明胶复合水凝胶墨水,形成中空的管状单元,并通过以下步骤制备:(S10)甲基丙烯酰化明胶的制备;(S20)PGA生物墨水的制备;以及(S30)CaCl<subgt;2</subgt;水溶液的配制,打印精准,易于拉伸屈服,制备出的生物支架具有良好的生物相容性。
背景技术
组织工程是一种开发组织和器官替代品来修复、改善和重建受伤的组织和器官,最终目的是取代器官移植。近年来,生物打印技术作为组织工程的热点研究方向,它可以有效的将细胞包裹在生物墨水中,有效解决过往打印过程中存在的细胞分布不均、细胞丢失等问题。其中,挤压生物打印是一种相对简单的技术,它通过对各种成分(如细胞,支撑介质等)的精准3D控制,有望打印出具有功能性的三维的生物结构和组织模型。为了制造出模拟各向异性组织生物学功能的各向异性结构,组织工程支架的制造方法有:利用电场/磁场、离子流方向和扩散、拉伸、生物模板、受限条件下干燥等诱导聚合物链或水凝胶链的取向排列。这些产生的支架具有定向模式,使它们能够模仿相关组织的机械特性。然而,这些方法存在一些缺点,例如:(1)这些工艺和支架的生物性能较差;(2)细胞播种效率低,难以在体外制备各向异性组织。
管状组织结构在人体是非常常见的,如血管、输尿管、尿道等。它们的直径从几毫米的大血管到几微米的毛细血管,直径各不相同,组织结构各不相同。因此构建一种可打印不同直径的中空管道是非常必要的一种方法。传统的管状结构打印技术大多是基于牺牲材料的方法,即打印出完整结构后通过调节温度,PH等方法去除牺牲材料而获得中空的血管状结构,以支持多细胞球体或圆柱体融合成血管状结构。由于牺牲生物打印过程的复杂性,所获得的血管样结构的大小、形态和功能可能受到限制。尽管最近多层同轴挤压系统的发展取得了技术进步,使直接制造空心水凝胶管成为可能,但产生复杂的3D细胞填充空心结构仍然不容易实现,也没有得到证实。因此,一步式打印高精准、各向特异性同时具有优异的细胞生存环境的中空管道是迫切需要的。
实现思路