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组织修复支架的3D打印浆料、组织修复支架及其制备方法和应用

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-07-01 11:42:47

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-07-21 15:58:38
本发明提供了一种组织修复支架的3D打印浆料,所述3D打印浆料包括含海藻酸钠的水溶液和均匀分散在所述含海藻酸钠的水溶液中的载药缓释微球,其中,所述载药缓释微球与所述海藻酸钠的质量比为(0.01‑1):1,所述含海藻酸钠的水溶液中海藻酸钠的质量分数为15‑25%。该3D打印浆料用于制备组织修复支架打印时,由于药物被有效负载在载药缓释微球中,其药物活性不受打印工艺的影响,载药缓释微球在组织修复支架中的负载率较高。本发明还提供了采用该3D打印浆料制备的组织修复支架及应用。
一种组织修复支架的3D打印浆料,其特征在于,所述3D打印浆料包括含海藻酸钠的水溶液和均匀分散在所述含海藻酸钠的水溶液中的载药缓释微球,其中,所述载药缓释微球与所述海藻酸钠的质量比为(0.01-1):1,所述含海藻酸钠的水溶液中海藻酸钠的质量分数为15-25%;所述载药缓释微球为海藻酸盐载药缓释微球,具体采用如下乳化交联法制得:(a)配制药物和海藻酸钠的混合溶液,作为水相;(b)以Span-85及Tween-80作为混合乳化剂,将其加入到装有有机溶剂的容器中,在1000~4000rpm的转速下混合均匀,得到油相;(c)在温度为6-10℃,以及600~1000rpm的转速下,将所述水相滴加到上述油相中,再将转速调至1000~4000rpm,搅拌5-10min,制得乳化液;(d)在400~800rpm的转速下,向上述乳化液中加入交联剂二价金属盐溶液,交联10-60min,将所得交联产物用乙醇和水交替洗涤,离心、冷冻干燥后得到海藻酸盐载药缓释微球。

组织工程是应用生命科学与工程学的原理与技术,在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上,研究开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。三维多孔组织修复支架,是指具有大量的一定尺寸孔隙结构和较高比表面积的多功能支架,它在组织工程中起着至关重要的作用,是目前再生医学领域的一个研究热点。

目前,组织工程多孔支架的制备方法包括:颗粒烧结法、溶液浇铸/粒子沥滤法、热致相分离/冷冻干燥法、静电纺丝法、超临界流体制备法,以及新兴的3D打印技术等。为了提高组织工程支架的修复能力,通常直接将许多生长因子、趋化因子、化学药物等活性物质被加入到上述制备好的支架中或在支架的制备过程中加入,但通常会存在以下弊端:支架对活性物质的负载效率低,活性物质易失活、在支架中的稳定性差,带活性物质的支架在植入生物体后存在突释等问题。以上弊端会影响支架的后续应用。

因此,有必要提供一种能有效提高修复能力的组织修复支架。

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提供的制备方法,操作简单,在组织修复支架的3D浆料制备过程中,将载药缓释微球与含海藻酸钠的水溶液直接混合,得到所述3D打印浆料,然后将所述3D打印浆料打印成组织修复支架粗品,在二价金属盐的作用下,可以实现载药缓释微球与含海藻盐的多孔支架的基体原料一起固化成型而使载药缓释微球弥散分布在基体中,可以得到载药缓释微球负载效率较高的具有缓释活性物质的组织修复支架。与现有技术中先制成支架基体后再滴加或浸泡载药缓释微球悬浮液相比,本申请采用3D常态打印方法所制得的具有缓释活性物质的组织修复支架,载药缓释微球在支架中的负载量较大且载药缓释微球中所负载的药物的功能活性不受打印工艺的影响,既能保持其药物活性又可实现缓释药物(如生长因子等)的功能,起到长效、持久的组织修复功能。

技术合作

由于在加完混合乳化剂后未将转速调高、在向油相中加入低速水相后未调高转速(即在微球制备过程中未设置梯度转速),结果导致形成的载药缓释微球的粒径不均一度较高。从图4中(B)可以看出,在载药缓释微球制备时温度较高(25℃)导致最终几乎不形成载药缓释微球,即对比例2的成球率较低。

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,还可以对本发明做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。