[发明专利]一种3D生物打印的医用敷料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料的制备技术领域，具体涉及一种3D生物打印的医用敷料及其制备方法。

背景技术

医用敷料的主要功能是作为伤口的覆盖物，在伤口愈合过程中，替代受损的皮肤起到暂时性屏障作用，避免或控制伤口感染，提供有利于创面愈合的环境。传统敷料主要指脱脂棉纱布、纱布条、棉球和棉膜等天然纤维类材料，可使伤口干燥，具备物理隔离功能；但存在渗出物结痂造成伤口粘连，换药时引发疼痛及新的创伤，以及细菌滋生、保湿及止血性能不佳等问题。1962年，英国人Winter提出了“湿润伤口愈合理论”，即伤口在湿润的环境下比干燥的环境下愈合要快，使得人们对伤口愈合过程的认识有了突破性的进展。学者们认为，生物敷料通常应具备以下要求：①伤口组织处粘连程度轻，不易与伤口渗液粘连成痂，减轻换药时的疼痛及造成新生组织损伤；②保湿、吸湿性良好，能有效保留伤口渗液同时不形成积液；③抗菌、抑菌性较好，预防伤口感染；④生物相容性好，对人体无刺激，不会引起中毒、病变等。

胶原蛋白是从动物组织中分离提纯得到的天然蛋白质，来源丰富，具有低抗原性、良好的生物相容性、生物可降解性、细胞适应性及与血小板凝聚促进止血等优点，对皮肤创伤修复具有较好的促进作用。

快速成型技术(RP)诞生于20世纪80年代后期，是基于离散和堆积的原理，通过CT、核磁共振成像扫描人体病变缺损区后，利用计算机建立与人体病变缺损区几何形体一致的CAD模型，或根据产品的要求，在计算机上设计出三维模型，然后对其进行分层切片，把各层断面的轮廓作近似处理，并用一系列小三角形平面来逼近模型，通过STL格式文件传输到快速成型机进行加工，在指定部位精确堆积，制造与计算机建立CAD模型相一致的零件的技术。RP可以精确地调控孔径大小、孔径分布以及支架的几何形状而不受复杂程度的影响。

利用快速成型技术将主要成分为脱细胞胶原的生物材料制成具有规则三维多孔结构的敷料，不仅具有很强的亲水性和吸水性，止血作用好，可以吸收大量组织渗出物，使创口渗血很快凝固，防止伤口干燥；并为表皮细胞的迁移、增殖铺垫了支架，有利于上皮细胞的增生修复，为创面愈合提供良好的营养基础；且制备工艺方便快捷，操作步骤简单，可用于治疗不同病原的皮肤损伤。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物相容性好、人体免疫排斥反应小、无毒副作用的，可根据病人伤口的大小和形状个性化设计的，具有良好透气性和吸水性的3D生物打印医用敷料及其制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种3D生物打印的医用敷料，其特征在于，主要成分含有脱细胞胶原。根据不同病人的伤口大小、形状，利用快速成型技术制备成个性化的具有规则三维多孔结构的敷料，孔隙率为60～80％，孔隙连通率为90％以上。

一种3D生物打印的医用敷料的制备方法，包括以下步骤：

(1)利用计算机辅助设计(CAD)软件设计出伤口敷料的三维结构模型，并把该三维模型保存为STL格式文件，然后导入三维打印机中，用分层软件进行分层处理；

(2)将含有脱细胞胶原的生物材料用去离子水配制成溶液或直接加入三维打印机中，设置打印温度、平台温度、针头大小、挤出压力、挤出速度、内部结构和孔径参数，然后启动三维打印机将具有规则多孔结构的伤口敷料三维多孔结构模型逐层打印成型；

(3)最后将得到的三维多孔结构伤口敷料雏形进行后处理或不处理直接得到一种3D生物打印的医用敷料。

进一步地，步骤(1)中，所述三维结构模型为利用计算机辅助设计软件根据不同病人伤口的大小和形状设定成特定形状、特定尺寸、特定规格的敷料三维结构模型；

进一步地，步骤(2)中，所述生物材料为以下任意一种或多种：脱细胞胶原、透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖、硅胶、琼脂、羟基磷灰石、磷酸三钙、生物玻璃、乳酸一羟基乙酸共聚物、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚己内酯和聚羟基脂肪酸酯；

进一步地，步骤(2)中，所述材料打印温度为2～170℃，平台温度为0～65℃，针头大小为0.2～0.4mm，挤出压力为1.0～3.5bar，挤出速度为1.0～5.0mm/s，孔径为0.1～1.2mm；

进一步地，步骤(2)中，所述内部结构为喷头角度0～179°交错排列，分层厚度为0.16～0.32mm；

进一步地，步骤(2)中，所述溶液生物材料的质量与溶液的体积比为1～20g：100ml；

进一步地，步骤(3)中，所述三维多孔结构伤口敷料雏形的孔隙率为60～90％，孔隙连通率为80％以上；