CN114763399B - 一种数字光处理3d打印人工角膜及其打印方法和应用 - Google Patents

一种数字光处理3d打印人工角膜及其打印方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114763399B
CN114763399B CN202110162982.4A CN202110162982A CN114763399B CN 114763399 B CN114763399 B CN 114763399B CN 202110162982 A CN202110162982 A CN 202110162982A CN 114763399 B CN114763399 B CN 114763399B
Authority
CN
China
Prior art keywords
printing
digital light
light processing
buffer solution
artificial cornea
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110162982.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114763399A (zh
Inventor
刘文广
张卓丹
吕维加
贾硕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN202110162982.4A priority Critical patent/CN114763399B/zh
Publication of CN114763399A publication Critical patent/CN114763399A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114763399B publication Critical patent/CN114763399B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F289/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to macromolecular compounds not provided for in groups C08F251/00 - C08F287/00
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0031—Hydrogels or hydrocolloids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/10—Polypeptides; Proteins
    • A61L24/104—Gelatin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • A61L27/222—Gelatin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
    • C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明提供一种数字光处理3D打印人工角膜及其打印方法和应用，将甲基丙烯酰化明胶、N‑丙烯酰甘氨酰胺、光引发剂、阻光剂和磷酸缓冲溶液，在室温20‑25℃下混合均匀，即得到数字光处理3D打印用生物墨水；将数字光处理3D打印用生物墨水倒入数字光处理3D打印机的料槽中，通过光源对料槽上方的生成板进行照射，在生成板上形成水凝胶，每固化一层生成板向上移动一层的高度，在已生成的水凝胶上继续固化，即得到中间产品，将得到的中间产品灭菌、溶胀平衡后，即得到数字光处理3D打印人工角膜。该人工角膜既具有合适的强度和韧性，又具有优异的生物相容性，植入后在体内部分降解，但仍可保持原有的形状和特性。

Description

一种数字光处理3D打印人工角膜及其打印方法和应用
技术领域
本发明涉及生物材料的医用制备技术领域，更具体地说涉及一种数字光处理3D打印人工角膜及其打印方法和应用。
背景技术
角膜是眼球最外层的透明结构，是眼中重要的屈光间质。据世界卫生组织(WHO)调查，角膜病是全世界人类视力丧失的主要原因之一，通过手术切除不透明角膜组织并进行角膜移植是改善视力的有效方式，但是全球范围内角膜供体需求量大、移植条件严苛。因此，人工角膜替代角膜供体的解决方案受到研究者们的广泛关注，同时，3D打印技术的兴起，使得人工角膜的制备向高精度、个性化、定制化的方向发展。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种数字光处理3D打印人工角膜及其打印方法和应用，N-丙烯酰甘氨酰胺(NAGA)是一种含有两个酰胺基团的单体，易在分子间形成氢键相互作用，通过将N-丙烯酰甘氨酰胺(NAGA)和甲基丙烯酰化明胶进行一定比例的混合，得到可以进行紫外光固化的数字光处理(DLP)3D打印生物墨水，经数字光处理(DLP)3D打印后的人工角膜既具有合适的强度和韧性，又具有优异的生物相容性，植入后在体内部分降解，但仍可保持原有的形状和特性。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种数字光处理3D打印人工角膜及其打印方法，按照下述步骤进行：
步骤1，数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水的制备
将甲基丙烯酰化明胶(GelMA)、N-丙烯酰甘氨酰胺(NAGA)、光引发剂、阻光剂和磷酸缓冲溶液，在室温20-25℃下混合均匀，即得到数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水，其中，数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水中，甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的质量百分数为2-12％，N-丙烯酰甘氨酰胺的质量百分数为12-32％；光引发剂的质量百分数为0.1-0.8％，阻光剂的质量百分数为0.01-0.05％，磷酸盐缓冲溶液的质量百分数为55.15-85.89％；
步骤2，数字光处理(DLP)3D打印人工角膜
将步骤1制备得到的数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水倒入数字光处理(DLP)3D打印机的料槽中，利用通过三维实体模型和经切片软件进行切片处理后得到的人角膜模型导入数字光处理(DLP)打印机中，通过光源对料槽上方的生成板进行照射，在生成板上形成水凝胶，每固化一层，生成板向上移动一层的高度，在已生成的水凝胶上继续固化，层层叠加即得到中间产品，将得到的中间产品灭菌、在无菌的磷酸盐缓冲液中浸泡达到溶胀平衡、变为无色透明后，即得到数字光处理3D打印人工角膜，其中，3D打印机的参数为：光固化光源的波长为350-420nm，光固化打印的层高为0.01-0.1mm，底层曝光时间为2-40s，每层曝光时间为2-20s。
在步骤1中，甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的制备方法：在40℃的水浴条件下，将明胶充分溶解在去离子水中，然后向上述明胶溶液中加入体积为去离子水2/3的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，搅拌混合均匀待溶液澄清后，加入甲基丙烯酸酐，置于40℃下反应2h，沉降、透析、冻干后，即得到甲基丙烯酰化明胶(GelMA)。
明胶来源于猪皮，属于A类明胶。
在步骤1中，数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水中，甲基丙烯酰化明胶(GelMA)的质量百分数为3-10％，N-丙烯酰甘氨酰胺的质量百分数为15-30％；光引发剂的质量百分数为0.1-0.5％，阻光剂的质量百分数为0.01-0.03％，磷酸盐缓冲溶液的质量百分数为59.47-81.89％。
在步骤1中，光引发剂采用2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或者苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂中。
在步骤1中，阻光剂采用柠檬黄。
在步骤1中，磷酸缓冲溶液采用Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液或者K2HPO4-KH2PO4缓冲溶液，磷酸缓冲溶液的pH值范围为7.0-7.4。
本发明的有益效果为：本发明是以N-丙烯酰甘氨酰胺(NAGA)和甲基丙烯酰化明胶作为原料，通过数字光处理3D打印技术得到水凝胶基质，作为人工角膜，N-丙烯酰甘氨酰胺(NAGA)同时带有双键和两个酰胺基团，双键可进行自由基聚合，酰胺基团可以形成氢键，得到的水凝胶基质强度更高、可承受外科手术中的缝合；天然高分子甲基丙烯酰化明胶使得水凝胶基质具有良好的生物相容性，角膜上皮细胞可在凝胶表面形成角膜上皮层，在生物医学领域有着潜在的应用价值。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2是本发明的数字光处理(DLP)3D打印出的水凝胶人工角膜的图片；
图3是本发明的用于打印人工角膜的数字光处理(DLP)3D打印机；
图4是本发明的数字光处理(DLP)3D打印出的水凝胶人工角膜的透光率曲线；
图5是本发明的数字光处理(DLP)3D打印出的水凝胶拉伸应力-应变曲线。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
A.明胶的甲基丙烯酰改性
准备实验所需使用的器具，清洗反应所用的圆底烧瓶、烧杯以及磁子置于烘箱中烘干。圆底烧瓶中加入4g Type A猪皮明胶，加入200ml去离子水，40℃下搅拌，待其完全溶解成澄清透明的溶液，加入少量NaOH固体，调节pH至7.4，向反应液中加入132ml N,N-二甲基甲酰胺和145μL甲基丙烯酸酐，40℃反应2小时后，装入分子量为3.5k的透析袋，透析3天后冻干。
B.数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水的制备
将500mg的甲基丙烯酰化明胶、2g的NAGA、12.5mg的苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂加入10ml水中，室温25-25℃下混合均匀，即得到数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水。
C.数字光处理(DLP)3D打印人工角膜的制备
将步骤B中制备得到的数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水放入数字光处理(DLP)打印机料槽中，将角膜模型在电脑中进行模拟切片，层高为50μm，切片完成后，曝光时间设置为10s，将得到的产品浸泡在磷酸盐缓冲液中5天，每半天更换一次浸泡液以完全除去色素，之后将人工角膜浸泡在75％酒精中灭菌、再在无菌的磷酸盐缓冲液中浸泡直至酒精全部被置换出来，即得到数字光处理3D打印人工角膜。
使用万分之一的电子秤在室温下测定水凝胶的含水量。水凝胶样品在PBS中完全溶胀，然后将其取出，用滤纸轻轻擦拭，立即称重得到水凝胶的湿重。然后将水凝胶在恒温(60℃)条件下加热去除水分,至恒重,再称取水凝胶的干重，利用(水凝胶湿重-水凝胶干重)/水凝胶湿重×100％，即可得到水凝胶含水量。
采用如下方法测试本发明的水凝胶的力学性能。在电子万能试验机(济南时代有限公司)上进行,拉伸力学性能测试的样品的尺寸为20mm×10mm，厚为500μm，拉伸速率为50mm/min。
采用阿贝折光仪在室温条件下测试本发明的水凝胶的光折射率。
采用紫外可见分光光度计(TU-1810，北京普析通用仪器有限责任公司)测量本发明的水凝胶透光率，波长范围为500nm至780nm。
人工角膜的透明度在550nm波长的可见光处是92.2±0.2％，光折射率为1.36～1.37，平衡含水量为70.6±0.8％，杨氏模量为0.89±0.07MPa，断裂伸长率为253±14％，耐缝合、含水率高，并具有与天然角膜相似的机械性能和光学性质。
实施例2
A.明胶的甲基丙烯酰改性
准备实验所需使用的器具，清洗反应所用的圆底烧瓶、烧杯以及磁子置于烘箱中烘干。圆底烧瓶中加入10g Type A猪皮明胶，加入500ml去离子水，40℃下搅拌，待其完全溶解成澄清透明的溶液，加入少量NaOH固体，调节pH至7.4，向反应液中加入330ml N,N-二甲基甲酰胺和363μL甲基丙烯酸酐，40℃反应2小时后，装入分子量为3.5k的透析袋，透析3天后冻干。
B.数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水的制备
将250mg的甲基丙烯酰化明胶、1g的NAGA、6.25mg的苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂加入5ml水中，室温25-25℃下混合均匀，即得到数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水。
C.数字光处理(DLP)3D打印人工角膜的制备
将步骤B中制备得到的数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水放入数字光处理(DLP)打印机料槽中，将角膜模型在电脑中进行模拟切片，层高为50μm，切片完成后，曝光时间设置为10s，将得到的产品浸泡在磷酸盐缓冲液中5天，每半天更换一次浸泡液以完全除去色素，之后将人工角膜浸泡在75％酒精中灭菌、再在无菌的磷酸盐缓冲液中浸泡直至酒精全部被置换出来，即得到数字光处理3D打印人工角膜。
使用万分之一的电子秤在室温下测定水凝胶的含水量。水凝胶样品在PBS中完全溶胀，然后将其取出，用滤纸轻轻擦拭，立即称重得到水凝胶的湿重。然后将水凝胶在恒温(60℃)条件下加热去除水分,至恒重,再称取水凝胶的干重，利用(水凝胶湿重-水凝胶干重)/水凝胶湿重×100％，即可得到水凝胶含水量。
采用如下方法测试本发明的水凝胶的力学性能。在电子万能试验机(济南时代有限公司)上进行,拉伸力学性能测试的样品的尺寸为20mm×10mm，厚为500μm，拉伸速率为50mm/min。
采用阿贝折光仪在室温条件下测试本发明的水凝胶的光折射率。
采用紫外可见分光光度计(TU-1810，北京普析通用仪器有限责任公司)测量本发明的水凝胶透光率，波长范围为500nm至780nm。
人工角膜的透明度在550nm波长的可见光处是92.2±0.3％，光折射率为1.36～1.37，平衡含水量为72.0±0.8％，杨氏模量为0.90±0.02MPa，断裂伸长率为240±17％，耐缝合、含水率高，并具有与天然角膜相似的机械性能和光学性质。
实施例3
A.明胶的甲基丙烯酰改性
准备实验所需使用的器具，清洗反应所用的圆底烧瓶、烧杯以及磁子置于烘箱中烘干。圆底烧瓶中加入6g Type A猪皮明胶，加入300ml去离子水，40℃下搅拌，待其完全溶解成澄清透明的溶液，加入少量NaOH固体，调节pH至7.4，向反应液中加入198ml N,N-二甲基甲酰胺和218μL甲基丙烯酸酐，40℃反应2小时后，装入分子量为3.5k的透析袋，透析3天后冻干。
B.数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水的制备
将300mg的甲基丙烯酰化明胶、1.2g的NAGA、7.5mg的苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂加入6ml水中，室温25-25℃下混合均匀，即得到数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水。
C.数字光处理(DLP)3D打印人工角膜的制备
将步骤B中制备得到的数字光处理(DLP)3D打印用生物墨水放入数字光处理(DLP)打印机料槽中，将角膜模型在电脑中进行模拟切片，层高为50μm，切片完成后，曝光时间设置为10s，将得到的产品浸泡在磷酸盐缓冲液中5天，每半天更换一次浸泡液以完全除去色素，之后将人工角膜浸泡在75％酒精中灭菌、再在无菌的磷酸盐缓冲液中浸泡直至酒精全部被置换出来，即得到数字光处理3D打印人工角膜。
样品测试实施例：
使用万分之一的电子秤在室温下测定水凝胶的含水量：水凝胶样品在PBS中完全溶胀，然后将其取出，用滤纸轻轻擦拭，立即称重得到水凝胶的湿重。然后将水凝胶在恒温(60℃)条件下加热去除水分,至恒重,再称取水凝胶的干重，利用(水凝胶湿重-水凝胶干重)/水凝胶湿重×100％，即可得到水凝胶含水量。
采用如下方法测试本发明的水凝胶的力学性能：在电子万能试验机(济南时代有限公司)上进行,拉伸力学性能测试的样品的尺寸为20mm×10mm，厚为500μm，拉伸速率为50mm/min。
采用阿贝折光仪在室温20-25℃条件下测试本发明的水凝胶的光折射率。
采用紫外可见分光光度计(TU-1810，北京普析通用仪器有限责任公司)测量本发明的水凝胶透光率，波长范围为500nm至780nm。
人工角膜的透明度在550nm波长的可见光处为92.5±0.5％，光折射率为1.36-1.37，平衡含水量为72.9±0.6％，杨氏模量为0.88±0.06MPa，断裂伸长率为259±12％，耐缝合、含水率高，并具有与天然角膜相似的机械性能和光学性质。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数字光处理3D打印人工角膜，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，数字光处理3D打印用生物墨水的制备
将甲基丙烯酰化明胶、N-丙烯酰甘氨酰胺、光引发剂、阻光剂和磷酸缓冲溶液，在室温20-25℃下混合均匀，即得到数字光处理3D打印用生物墨水，其中，数字光处理3D打印用生物墨水中，甲基丙烯酰化明胶的质量百分数为2-12％，N-丙烯酰甘氨酰胺的质量百分数为12-32％；光引发剂的质量百分数为0.1-0.8％，阻光剂的质量百分数为0.01-0.05％，磷酸盐缓冲溶液的质量百分数为55.15-85.89％；
步骤2，数字光处理3D打印人工角膜
将步骤1制备得到的数字光处理3D打印用生物墨水倒入数字光处理3D打印机的料槽中，利用通过三维实体模型和经切片软件进行切片处理后得到的人角膜模型导入数字光处理打印机中，通过光源对料槽上方的生成板进行照射，在生成板上形成水凝胶，每固化一层，生成板向上移动一层的高度，在已生成的水凝胶上继续固化，层层叠加即得到中间产品，将得到的中间产品灭菌、在无菌的磷酸盐缓冲液中浸泡达到溶胀平衡、变为无色透明后，即得到数字光处理3D打印人工角膜，其中，3D打印机的参数为：光固化光源的波长为350-420nm，光固化打印的层高为0.01-0.1mm，底层曝光时间为2-40s，每层曝光时间为2-20s。
2.根据权利要求1所述的一种数字光处理3D打印人工角膜，其特征在于：在步骤1中，数字光处理3D打印用生物墨水中，甲基丙烯酰化明胶的质量百分数为3-10％，N-丙烯酰甘氨酰胺的质量百分数为15-30％；光引发剂的质量百分数为0.1-0.5％，阻光剂的质量百分数为0.01-0.03％，磷酸盐缓冲溶液的质量百分数为59.47-81.89％。
3.根据权利要求1所述的一种数字光处理3D打印人工角膜，其特征在于：在步骤1中，光引发剂采用2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或者苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂中；阻光剂采用柠檬黄。
4.根据权利要求1所述的一种数字光处理3D打印人工角膜，其特征在于：磷酸缓冲溶液采用Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液或者K2HPO4-KH2PO4缓冲溶液，磷酸缓冲溶液的pH值范围为7.0-7.4。
5.一种数字光处理3D打印人工角膜的打印方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，数字光处理3D打印用生物墨水的制备
将甲基丙烯酰化明胶、N-丙烯酰甘氨酰胺、光引发剂、阻光剂和磷酸缓冲溶液，在室温20-25℃下混合均匀，即得到数字光处理3D打印用生物墨水，其中，数字光处理3D打印用生物墨水中，甲基丙烯酰化明胶的质量百分数为2-12％，N-丙烯酰甘氨酰胺的质量百分数为12-32％；光引发剂的质量百分数为0.1-0.8％，阻光剂的质量百分数为0.01-0.05％，磷酸盐缓冲溶液的质量百分数为55.15-85.89％；
步骤2，数字光处理3D打印人工角膜
将步骤1制备得到的数字光处理3D打印用生物墨水倒入数字光处理3D打印机的料槽中，利用通过三维实体模型和经切片软件进行切片处理后得到的人角膜模型导入数字光处理打印机中，通过光源对料槽上方的生成板进行照射，在生成板上形成水凝胶，每固化一层，生成板向上移动一层的高度，在已生成的水凝胶上继续固化，层层叠加即得到中间产品，将得到的中间产品灭菌、在无菌的磷酸盐缓冲液中浸泡达到溶胀平衡、变为无色透明后，即得到数字光处理3D打印人工角膜，其中，3D打印机的参数为：光固化光源的波长为350-420nm，光固化打印的层高为0.01-0.1mm，底层曝光时间为2-40s，每层曝光时间为2-20s。
6.根据权利要求5所述的一种数字光处理3D打印人工角膜的打印方法，其特征在于：在步骤1中，数字光处理3D打印用生物墨水中，甲基丙烯酰化明胶的质量百分数为3-10％，N-丙烯酰甘氨酰胺的质量百分数为15-30％；光引发剂的质量百分数为0.1-0.5％，阻光剂的质量百分数为0.01-0.03％，磷酸盐缓冲溶液的质量百分数为59.47-81.89％。
7.根据权利要求5所述的一种数字光处理3D打印人工角膜的打印方法，其特征在于：在步骤1中，光引发剂采用2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或者苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂中；阻光剂采用柠檬黄。
8.根据权利要求5所述的一种数字光处理3D打印人工角膜的打印方法，其特征在于：在步骤1中，磷酸缓冲溶液采用Na2HPO4-NaH2PO4缓冲溶液或者K2HPO4-KH2PO4缓冲溶液，磷酸缓冲溶液的pH值范围为7.0-7.4。
9.根据权利要求5所述的一种数字光处理3D打印人工角膜的打印方法，其特征在于：在步骤1中，甲基丙烯酰化明胶的制备方法：在40℃的水浴条件下，将明胶充分溶解在去离子水中，然后向上述明胶溶液中加入体积为去离子水2/3的N,N-二甲基甲酰胺，搅拌混合均匀待溶液澄清后，加入甲基丙烯酸酐，置于40℃下反应2h，沉降、透析、冻干后，即得到甲基丙烯酰化明胶。
10.根据权利要求1-4任意一项所述的一种数字光处理3D打印人工角膜在制备生物医用材料上的应用，其特征在于：数字光处理3D打印人工角膜的透明度在550nm波长的可见光处为92.5±0.5％，光折射率为1.36-1.37，平衡含水量为72.9±0.6％，杨氏模量为0.88±0.06MPa，断裂伸长率为259±12％。
CN202110162982.4A 2021-02-05 2021-02-05 一种数字光处理3d打印人工角膜及其打印方法和应用 Active CN114763399B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110162982.4A CN114763399B (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种数字光处理3d打印人工角膜及其打印方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110162982.4A CN114763399B (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种数字光处理3d打印人工角膜及其打印方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114763399A CN114763399A (zh) 2022-07-19
CN114763399B true CN114763399B (zh) 2023-07-07

Family

ID=82364812

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110162982.4A Active CN114763399B (zh) 2021-02-05 2021-02-05 一种数字光处理3d打印人工角膜及其打印方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114763399B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107106734A (zh) * 2014-09-24 2017-08-29 加利福尼亚大学董事会 三维生物打印的人工角膜
CN109206634A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 天津大学 明胶基高强度水凝胶及其制备方法
CN110204742A (zh) * 2019-07-15 2019-09-06 吉林大学 一种仿眼角膜的高强度电响应润滑水凝胶及其制备方法
CN111234268A (zh) * 2020-04-01 2020-06-05 北京大学 多功能特异性生物粘合水凝胶、制备方法及其应用
CN112107730A (zh) * 2019-06-04 2020-12-22 天津大学 可降解生物杂化高强度水凝胶支架及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107106734A (zh) * 2014-09-24 2017-08-29 加利福尼亚大学董事会 三维生物打印的人工角膜
CN109206634A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 天津大学 明胶基高强度水凝胶及其制备方法
CN112107730A (zh) * 2019-06-04 2020-12-22 天津大学 可降解生物杂化高强度水凝胶支架及其制备方法和应用
CN110204742A (zh) * 2019-07-15 2019-09-06 吉林大学 一种仿眼角膜的高强度电响应润滑水凝胶及其制备方法
CN111234268A (zh) * 2020-04-01 2020-06-05 北京大学 多功能特异性生物粘合水凝胶、制备方法及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114763399A (zh) 2022-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108653809B (zh) 一种基于黑磷和明胶的复合水凝胶及其在骨组织工程方面的应用
JP4907824B2 (ja) ヒドロゲル
CN113713179B (zh) 高综合性能光固化生物3d打印复合水凝胶及其制备方法和应用
CN107118359B (zh) 光固化水凝胶及其制备方法
CN108367100A (zh) 水凝胶的光活化制备
WO2023024202A1 (zh) 光固化成型复合水凝胶基质前驱体及其制备方法和带有其的支架
KR101983741B1 (ko) 바이오 잉크 및 이의 제조방법
Zhang et al. Integrated 3D bioprinting-based geometry-control strategy for fabricating corneal substitutes
CN109316630B (zh) 一种生物仿生基质的3d打印墨水及其制备方法
TW201917209A (zh) 光聚合組成物及其應用
JPH02504221A (ja) 細胞培養法、培養物及び培養製品
Park et al. Preparation of collagen‐immobilized poly (ethylene glycol)/poly (2‐hydroxyethyl methacrylate) interpenetrating network hydrogels for potential application of artificial cornea
Zhang et al. A highly transparent, elastic, injectable sericin hydrogel induced by ultrasound
CN112321778A (zh) 一种双蛋白水凝胶的制备方法
Rosiak et al. Radiation formation of hydrogels for biomedical application
CN108310463B (zh) 一种3d打印生物墨水及其制备方法
JP2019001774A (ja) ゼラチン誘導体、架橋ゼラチンハイドロゲル及びその多孔体、ならびに、それらの製造方法
Song et al. Corneal bioprinting using a high concentration pure collagen I transparent bioink
CN114763399B (zh) 一种数字光处理3d打印人工角膜及其打印方法和应用
CN110857326A (zh) 一种具有可注射性及快速恢复性能的超分子聚合物水凝胶及其制备方法和应用
Zhao et al. Rapid printing of 3D porous scaffolds for breast reconstruction
Bardakova et al. 3D printing biodegradable scaffolds with chitosan materials for tissue engineering
CN109758608B (zh) 具有高韧性的可打印复合水凝胶及制备方法与应用
CN114904056B (zh) 一种基于人胎盘脱细胞基质的复合水凝胶及其制备方法
JP3561740B2 (ja) 生体適合性の、光学的に透明なコラーゲン基ポリマー材料およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant