CN109385140A - 一种3d生物打印纳米纤维素水凝胶墨水 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，包括以下步骤：由以下重量份的组分制成：纳米纤维素1100份、半纤维素900份、超纯水1250份、细胞生长因子FGF2 380份、EGF175份、VEGF225份、胶原蛋白315份、纤维蛋白原165份、透明质酸60份、墨水成型剂X700份，3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，包括以下步骤：先将纳米纤维素和半纤维素均匀混合，并静置。本发明所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，人体用免疫排斥小，生物降解性好，具有合适力学性质的3D生物打印纳米纤维素水凝胶材料，功能齐全，价格低廉，在实际应用中，其稳定性、可靠性、便捷性、可降解和环保型也能很好地满足用户的需求，带来更好的使用前景。

Description

一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水
技术领域
本发明涉及凝胶墨水领域，特别涉及一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水。
背景技术
3D生物打印是借由3D生物打印机，制造出细胞支架，再将细胞种入支架中，使细胞得以生长的技术，目前商业化3D生物打印机有两个打印头，可以同时打印人体细胞和可用作细胞生长的支架水凝胶墨水；
现有凝胶墨水在使用时存在一定的弊端，(1)、同类型的3D打印和应用于组织工程的水凝胶材料都发展到了一定的阶段，但是目前还没有把两者融合到一起完成生物打印的纤维素材料，大部分应用材料还停留在基础研究阶段，既要考虑材料的物理化学及生物学性能，还需要解决“打印”成型的问题，离实际应用还有一段距离；(2)、现有的水凝胶墨水的力学性质、生物相容性和生物可降解性有待优化，吸附包裹细胞能力、输送养分和排泄代谢物的效率也不高，为此，我们提出一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，按照重量份数，由以下原料制备而成：纳米纤维素1000～1200份、半纤维素800～1000份、超纯水1000～1500份、细胞生长因子FGF2300～450份、EGF150～200份、VEGF200～250份、胶原蛋白300～330份、纤维蛋白原150～180份、透明质酸40～80份、墨水成型剂X600～800份。
优选的，由以下重量份的组分制成：纳米纤维素1050～1150份、半纤维素850～950份、超纯水1200～1300份、细胞生长因子FGF2 350～400份、EGF170～180份、VEGF220～230份、胶原蛋白310～320份、纤维蛋白原160～170份、透明质酸50～70份、墨水成型剂X650～750份。
优选的，由以下重量份的组分制成：纳米纤维素1100份、半纤维素900份、超纯水1250份、细胞生长因子FGF2 380份、EGF175份、VEGF225份、胶原蛋白315份、纤维蛋白原165份、透明质酸60份、墨水成型剂X700份。
优选的，所述具体步骤如下：
(1)、先将纳米纤维素和半纤维素均匀混合，并静置，得到混合物；
(2)、向步骤(1)得到的混合物中加入超纯水浸泡，之后对混合物进行过滤；
(3)、过滤混合物后，依次加入细胞生长因子FGF2、EGF、VEGF、胶原蛋白、纤维蛋白原与透明质酸，于常温下混合，并搅拌均匀，得到半成品凝胶墨水；
(4)、向半成品凝胶墨水中加入墨水成型剂X，静置，得到成品凝胶墨水。
优选的，所述步骤(1)中，使用玻璃棒进行搅拌，控制温度在60～70℃，静置4.5～5.5h。
优选的，所述步骤(2)中，浸泡1～2h，控制温度在22～25℃。
优选的，所述步骤(3)中，常温为20～25℃，搅拌时间为20～30min。
优选的，所述步骤(4)中，静置30～45min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、人体用免疫排斥小，生物降解性好，具有合适力学性质的3D生物打印纳米纤维素水凝胶材料，功能齐全，价格低廉，在实际应用中，其稳定性、可靠性、便捷性、可降解和环保型也能很好地满足用户的需求；
2、本纤维素水凝胶可包裹多种细胞，有良好的细胞黏附性，为引导其生长、增殖提供支撑骨架及合适的生理条件；
3、本3D打印水凝胶材料，配合相应的技术设备，可实现其大小、结构等方面的个性化设计，为使用对象提供“一对一”匹配的产品。
附图说明
图1为本发明一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水制备方法的整体结构流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，由以下重量份的组分制成：纳米纤维素1100份、半纤维素900份、超纯水1250份、细胞生长因子FGF2 380份、EGF175份、VEGF225份、胶原蛋白315份、纤维蛋白原165份、透明质酸60份、墨水成型剂X700份。
3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，包括以下步骤：
(1)、先将纳米纤维素和半纤维素均匀混合，并静置，得到混合物，使用玻璃棒进行搅拌，控制温度在60℃，静置5h；
(2)、向步骤(1)得到的混合物中加入超纯水浸泡，之后对混合物进行过滤，浸泡1.5h，控制温度在23℃；
(3)、过滤混合物后，依次加入细胞生长因子FGF2、EGF、VEGF、胶原蛋白、纤维蛋白原与透明质酸，于常温下混合，并搅拌均匀，得到半成品凝胶墨水，常温为23℃，搅拌时间为25min；
(4)、向半成品凝胶墨水中加入墨水成型剂X，静置，得到成品凝胶墨水，静置40min。
实施例2
一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，由以下重量份的组分制成：纳米纤维素1100份、半纤维素900份、超纯水1250份、细胞生长因子FGF2 380份、EGF175份、VEGF225份、胶原蛋白315份、纤维蛋白原165份、透明质酸60份、墨水成型剂X700份。
3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，包括以下步骤：
(1)、先将纳米纤维素和半纤维素均匀混合，并静置，得到混合物，使用玻璃棒进行搅拌，控制温度在65℃，静置5h；
(2)、向步骤(1)得到的混合物中加入超纯水浸泡，之后对混合物进行过滤，浸泡1.5h，控制温度在23℃；
(3)、过滤混合物后，依次加入细胞生长因子FGF2、EGF、VEGF、胶原蛋白、纤维蛋白原与透明质酸，于常温下混合，并搅拌均匀，得到半成品凝胶墨水，常温为23℃，搅拌时间为25min；
(4)、向半成品凝胶墨水中加入墨水成型剂X，静置，得到成品凝胶墨水，静置40min。
实施例3
一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，由以下重量份的组分制成：纳米纤维素1100份、半纤维素900份、超纯水1250份、细胞生长因子FGF2 380份、EGF175份、VEGF225份、胶原蛋白315份、纤维蛋白原165份、透明质酸60份、墨水成型剂X700份。
3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，包括以下步骤：
(1)、先将纳米纤维素和半纤维素均匀混合，并静置，得到混合物，使用玻璃棒进行搅拌，控制温度在70℃，静置5h；
(2)、向步骤(1)得到的混合物中加入超纯水浸泡，之后对混合物进行过滤，浸泡1.5h，控制温度在23℃；
(3)、过滤混合物后，依次加入细胞生长因子FGF2、EGF、VEGF、胶原蛋白、纤维蛋白原与透明质酸，于常温下混合，并搅拌均匀，得到半成品凝胶墨水，常温为23℃，搅拌时间为25min；
(4)、向半成品凝胶墨水中加入墨水成型剂X，静置，得到成品凝胶墨水，静置40min。
表1为对实施例1～3中不同搅拌温度下，墨水成型时的粘稠性与下料的均匀性，测试结果如下：
搅拌温度(℃) 粘稠性(Pa·s) 下料均匀性
实施例1 60 1.52 较为均匀
实施例2 65 1.36 均匀
实施例3 70 1.46 较为均匀
由表1实验数据可知，本发明3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，当搅拌的温度不断升高时，最后成型时的粘稠性先降低，之后再增加，不同粘稠性影响3D打印时墨水的下料速度，同时还影响下料的均匀程度，下料的均匀程度最终影响3D打印时的完整度与表面细腻程度，温度过高或温度过低都不能将纳米纤维素和半纤维素搅拌均匀，所以应该严格控制搅拌时的温度，另由表1可知实施例2为最优的选择。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，其特征在于，按照重量份数，由以下原料制备而成：纳米纤维素1000～1200份、半纤维素800～1000份、超纯水1000～1500份、细胞生长因子FGF 2300～450份、EGF150～200份、VEGF200～250份、胶原蛋白300～330份、纤维蛋白原150～180份、透明质酸40～80份、墨水成型剂X600～800份。
2.根据权利要求1所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，其特征在于，按照重量份数，由以下原料制备而成：纳米纤维素1050～1150份、半纤维素850～950份、超纯水1200～1300份、细胞生长因子FGF2350～400份、EGF170～180份、VEGF220～230份、胶原蛋白310～320份、纤维蛋白原160～170份、透明质酸50～70份、墨水成型剂X650～750份。
3.根据权利要求1所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水，其特征在于，按照重量份数，由以下原料制备而成：纳米纤维素1100份、半纤维素900份、超纯水1250份、细胞生长因子FGF2380份、EGF175份、VEGF225份、胶原蛋白315份、纤维蛋白原165份、透明质酸60份、墨水成型剂X700份。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，其特征在于，所述具体步骤如下：
(1)、先将纳米纤维素和半纤维素均匀混合，并静置，得到混合物；
(2)、向步骤(1)得到的混合物中加入超纯水浸泡，之后对混合物进行过滤；
(3)、过滤混合物后，依次加入细胞生长因子FGF2、EGF、VEGF、胶原蛋白、纤维蛋白原与透明质酸，于常温下混合，并搅拌均匀，得到半成品凝胶墨水；
(4)、向半成品凝胶墨水中加入墨水成型剂X，静置，得到成品凝胶墨水。
5.根据权利要求4所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，使用玻璃棒进行搅拌，控制温度在60～70℃，静置4.5～5.5h。
6.根据权利要求4所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，浸泡1～2h，控制温度在22～25℃。
7.根据权利要求4所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，常温为20～25℃，搅拌时间为20～30min。
8.根据权利要求4所述的一种3D生物打印纳米纤维素水凝胶墨水的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，静置30～45min。
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