本發(fā)明屬于生物組織工程，具體涉及一種3d打印加工淀粉基生物細(xì)胞支架的方法。

背景技術(shù)：

1、3d打印技術(shù)在制作生物細(xì)胞支架方面應(yīng)用廣泛。其可以根據(jù)患者的個體情況，定制專屬的細(xì)胞支架，不僅能為細(xì)胞提供粘附、增殖和分化的理想環(huán)境，還能幫助設(shè)計個性化的治療方案，修復(fù)或替換患者受損的人體組織。隨著3d打印技術(shù)的不斷進步與創(chuàng)新，其在生物醫(yī)療領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力與價值。

2、淀粉凝膠，憑借其出色的生物相容性、低免疫原性、體內(nèi)可降解性，以及藥物控釋能力，已成為制造生物細(xì)胞支架的優(yōu)選材料，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，將其作為3d打印生物墨水時，卻面臨著固化時間長、打印精度不夠理想、支撐性欠佳等問題，進而使其實際應(yīng)用范圍受到了一定制約。

3、殼聚糖在生物細(xì)胞支架中的應(yīng)用也非常廣泛，其具有優(yōu)良的生物相容性，并且攜帶的正電荷有助于細(xì)胞的粘附和增殖。同時，殼聚糖還具有一定的免疫調(diào)節(jié)功能，能夠減輕炎癥反應(yīng)，為細(xì)胞生長營造有利環(huán)境。此外，殼聚糖還具有良好的體內(nèi)可降解性。但殼聚糖凝膠成型性差、凝膠強度低，并不適用于3d打印。

4、綜上，開發(fā)能夠滿足3d打印需求的淀粉/殼聚糖混合凝膠用于制作生物細(xì)胞支架，有利于滿足病患對體內(nèi)可降解且具有抗炎作用的細(xì)胞支架材料的定制化需求，必將具有重要的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種3d打印加工淀粉基生物細(xì)胞支架的方法，該方法將甲基丙烯酸酐分別接枝到淀粉鏈和殼聚糖分子上，然后將酯化淀粉糊化，加入酯化殼聚糖溶液，混合均勻后，利用3d打印技術(shù)生產(chǎn)定制化的細(xì)胞支架材料，同時利用紫外光進行光固化，即可得到滿足病患個性化需求的、在人體內(nèi)可降解的細(xì)胞支架材料。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明提供了一種3d打印加工淀粉基生物細(xì)胞支架的方法，包括以下步驟：

4、s1、將甲基丙烯酸酐接枝到淀粉上制成甲基丙烯酸淀粉酯st-ma，并將st-ma糊化成淀粉糊(st-ma糊)；

5、s2、將甲基丙烯酸酐接枝到殼聚糖上制成甲基丙烯酸殼聚糖酯cs-ma，并將cs-ma溶解在醋酸溶液中制成酯化殼聚糖溶液(cs-ma溶液)；

6、s3、將s1的淀粉糊與s2的酯化殼聚糖溶液共混，并加入甘油和光引發(fā)劑制成3d打印生物墨水；

7、s4、將s3的3d打印生物墨水倒入到3d打印機套筒中進行打印，同時用打印機自帶的紫外燈進行光固化交聯(lián)，即可得到淀粉基生物細(xì)胞支架。

8、淀粉糊雖然可用于3d打印加工，但其固化時間長、打印精度差、樣條支撐性弱，因此只能得到造型簡單的3d打印產(chǎn)品，難以滿足對復(fù)雜造型樣品的打印需求。為了使淀粉凝膠滿足生物細(xì)胞支架的3d打印加工的需要，需要強化其分子間的內(nèi)聚力。而在淀粉鏈上接枝甲基丙烯酸酐，通過紫外光交聯(lián)，理論上可以提高其固化性能。但受到淀粉鏈空間結(jié)構(gòu)的限制，其與甲基丙烯酸酐反應(yīng)后的取代度很低，因此甲基丙烯酸淀粉酯(st-ma)的3d打印性能依舊很差，無法滿足生物細(xì)胞支架的打印需求。

9、殼聚糖溶液基本不具備3d打印性能，難以固化成型。其分子在溶液中帶正電，而st-ma在溶液中帶負(fù)電，因此理論上兩者可以通過靜電作用加強淀粉凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但殼聚糖難以得到均勻的高濃度溶液，直接加入到淀粉糊中后，會降低淀粉濃度。因此殼聚糖溶液直接加入到st-ma糊中，對淀粉凝膠3d打印成型性的改善效果有限。

10、基于此，本發(fā)明對殼聚糖分子也接枝上甲基丙烯酸酐，將其制備成甲基丙烯酸殼聚糖酯(cs-ma)，使st-ma與cs-ma之間既有靜電作用，又可通過紫外光激發(fā)甲基丙烯酸基團的雙鍵而發(fā)生交聯(lián)，從而實現(xiàn)快速固化，滿足3d打印制備生物細(xì)胞支架的精度需求。

11、優(yōu)選地，所述淀粉為常見的市售淀粉，包括(但不限于)玉米淀粉、小麥淀粉、馬鈴薯淀粉等，優(yōu)選為玉米淀粉。

12、優(yōu)選地，所述殼聚糖為脫乙酰度95以上的中等粘度殼聚糖。

13、優(yōu)選地，所述甲基丙烯酸淀粉酯st-ma的制備方法為：配置淀粉乳后，加入甲基丙烯酸酐，在ph?8.5-9.5下攪拌反應(yīng)1-3h，之后取下層沉淀，經(jīng)洗滌、透析和干燥后即得。

14、更優(yōu)選地，所述淀粉乳的質(zhì)量濃度為35-45％；所述甲基丙烯酸酐的加入量為淀粉乳質(zhì)量的4-6％。

15、優(yōu)選地，s1所述將st-ma糊化成淀粉糊時，淀粉糊的濃度為20％-30％，優(yōu)選為25％。

16、優(yōu)選地，所述甲基丙烯酸殼聚糖酯cs-ma的制備方法為：將殼聚糖溶解在醋酸溶液中后，加入甲基丙烯酸酐攪拌反應(yīng)5-7h，之后經(jīng)透析和干燥即得。

17、更優(yōu)選地，所述醋酸溶液為體積濃度為1-2％的醋酸溶液；所述殼聚糖在醋酸溶液中的質(zhì)量濃度為1-3％；所述甲基丙烯酸酐的加入量為殼聚糖溶液質(zhì)量的4-6％。

18、優(yōu)選地，s2所述將cs-ma溶解在醋酸溶液中制成酯化殼聚糖溶液時，殼聚糖的濃度為2％-5％，優(yōu)選為2.5％。

19、優(yōu)選地，s3所述淀粉糊與酯化殼聚糖溶液的干基質(zhì)量比(即溶液中所含的st-ma和cs-ma的質(zhì)量比)為15:1-2.5:1，優(yōu)選為10:1。

20、優(yōu)選地，s4所述3d打印為室溫下進行打印、打印速度為15-25mm/s；紫外燈的波長為360-380nm、功率為240-260w。

21、優(yōu)選地，s3所述甘油的加入量為淀粉糊/酯化殼聚糖混合溶液干基重的10-30％，優(yōu)選為20％。

22、優(yōu)選地，s3所述光引發(fā)劑包括但不限于2-羥基-4’-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮，其加入量為淀粉糊/酯化殼聚糖混合溶液干基重的1-3％，優(yōu)選為2％。

23、本發(fā)明還提供了采用上述的方法制備得到的淀粉基生物細(xì)胞支架。

24、采用本發(fā)明方法制備的淀粉基生物細(xì)胞支架，線條外觀更為光滑，精度更高，支撐力更強，且安全、無細(xì)胞毒性，細(xì)胞在其上的存活率接近百分之百，能在體內(nèi)降解，在生物組織工程領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

26、針對淀粉和殼聚糖凝膠均無法用于3d打印加工的問題，本發(fā)明公開了一種3d打印加工淀粉基生物細(xì)胞支架的方法，首先將淀粉、殼聚糖分別與甲基丙烯酸酐反應(yīng)制備得到甲基丙烯酸淀粉酯(st-ma)和甲基丙烯酸殼聚糖酯(cs-ma)；并將st-ma糊化成淀粉糊，將cs-ma溶解于醋酸溶液制成酯化殼聚糖溶液(cs-ma溶液)；然后將st-ma糊與cs-ma溶液共混，并加入甘油和光引發(fā)劑制成3d打印生物墨水，最后通過3d打印機進行打印，并利用打印機自帶的紫外燈進行光固化交聯(lián)，即可得到淀粉基生物細(xì)胞支架。利用本發(fā)明方法制備的淀粉基生物細(xì)胞支架具有較高的線條支撐性和打印精度，能夠滿足各種復(fù)雜造型的個性化打印需求，且安全、無細(xì)胞毒性，能在體內(nèi)降解，在生物組織工程領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值?？傮w而言，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

27、(1)本發(fā)明所開發(fā)的甲基丙烯酸淀粉酯(st-ma)與甲基丙烯酸殼聚糖酯(cs-ma)的混合溶液，是一種具有良好生物相容性、低免疫原性、體內(nèi)可降解的3d打印生物墨水，可用于定制化生產(chǎn)生物細(xì)胞支架，滿足病患對體內(nèi)可降解的細(xì)胞支架材料的個性化生產(chǎn)需求。

28、(2)本發(fā)明制備的淀粉基生物細(xì)胞支架，安全、無細(xì)胞毒性，細(xì)胞在其上的存活率接近百分之百，且能在體內(nèi)降解。