[发明专利]一种基于压电喷印方式的蛋白质支架制备方法

说明书

本发明提出一种基于压电喷印方式的蛋白质支架制备方法，涉及细胞由患者自身组织干细胞培养而来，两种蛋白质支架溶液由患体血纤蛋白和热休克蛋白配置而成。本发明压电式喷墨打印技术，根据模型依次打印热休克蛋白层、血纤蛋白层，随后使用发热灯管照射血纤蛋白使变性形成凝固的蛋白质支架，再打印细胞在该支架上，如此往复，蛋白层和细胞层交替打印，最终形成具有一定三维结构的生物支架。本发明所用的细胞和蛋白均来源于患体，排斥小，高温使血纤蛋白变性为物理变性，不影响血纤蛋白为细胞生长提供营养物质，同时热休克蛋白层保护细胞层不受发热灯管的高温伤害，通过设定从底层开发的压电喷头驱动参数高效率地打印出高分子的蛋白质溶液和细胞液。

技术领域

本发明涉及一种用于细胞三维成型的生物支架的构建方法，尤其是一种基于压电喷印方式的蛋白质支架制备方法。

背景技术

3D打印技术是目前全球最尖端的技术之一，随着3D打印技术的普及和交叉学科的不断融合，该技术在生物制造领域中的应用获得更大发展。在医疗方面，3D打印的生产模式会改变医师现有的治疗流程，技术的持续创新和应用的逐渐拓广可为临床医师提供广阔的应用前景。生物三维打印是以生物材料或活细胞进行三维打印，以构建复杂生物三维结构，如个性化植入体、可再生人工骨、体外细胞三维结构体、人工器官等。

有关器官打印技术的研究引起广泛的关注，其原因在于该领域具有明显的学科交叉与渗透融合的特点，它处于生命科学与快速成型技术、生物制造技术、生物科学和材料科学的交汇点，它为组织工程学突破二维研究的局限性,在三维尺度上精确控制与人体组织或器官相似的三维构造体方面的研究提供了一种新的思路。

近年来，细胞打印的可行性被不断地验证，新的打印方法被不断提出，常见的打印方式有，喷墨细胞打印技术、喷射细胞打印技术、激光细胞打印技术、声控细胞打印技术等，打印方式各有优劣。压电式的打印方法有其独特的优势，效率高和分辨率高，但难打印高粘度液体和易堵塞是其最大不足。

随着科学发展，科学研究着眼于细胞成活率，细胞在打印过程中的损伤，高效可控的打印方法，三维堆砌方法等研究上。其中细胞的三维堆砌通常用水凝胶作为生物支架，将细胞液混合在水凝胶中打印或两者分开打印，最终形成具有立体结构的打印体。水凝胶具有高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状，多孔，可以储存大量营养物质，是培养细胞较为理想的支架；但非蛋白基水凝胶的制备工艺十分复杂，工艺稳定性差。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提出了一种基于压电喷印方式的蛋白质支架制备方法。该方法中，通过设置打印频率和每个脉冲中驱动电压有效时间和驱动电压来打印大分子的细胞液和蛋白质溶液；采用取自患体自身的蛋白质固化后作为支架，既解决了异体排斥问题，蛋白质支架更有利于细胞生长繁殖，可以被细胞吸收，也解决了复杂的制备问题，可以通过打印的方式将细胞液和蛋白液依次打印到载体上。

已有大量的研究和实验证明高温可以使蛋白质变性凝固，基于此原理，本方法使用压电喷头将蛋白液和细胞液依次打印，解决了低效率的蛋白质层覆盖和细胞种植问题；其次本方法使用了耐70度高温以上的热休克蛋白层保护细胞内的蛋白质不受影响，并控制发热灯管照射的时间使血纤蛋白层固化而热休克蛋白层受较小影响或不受影响。

本方法通过提取患体自身的血纤蛋白和热休克蛋白，利用参数定制的压电喷头打印出两层蛋白层，用发热灯管照射使表层血纤蛋白变性固化形成支架，然后在支架上打印细胞层，如上细胞层与蛋白层交替打印，从而形成具有一定立体结构的生物支架。

具体的技术方案为：

所述一种基于压电喷印方式的蛋白质支架制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：获取患者自身的待打印细胞，对待打印细胞培养并诱导分化，制成细胞打印液；获取患者自身的血纤蛋白和热休克蛋白，将血纤蛋白加入培养液中制备血纤蛋白溶液，将热休克蛋白加入培养液中制备热休克蛋白溶液；