[发明专利]一种3D打印的磁共振显影水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种3D打印的磁共振显影水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)制备打印墨水：将聚己内酯‑明胶复合物、甲基丙烯酸改性明胶、磁共振造影剂和光引发剂加入去离子水中，混合均匀，制得打印墨水，保存待用；(2)设计与载入3D模型：用3DS Max软件设计模型，将所述模型导入3D打印机控制软件，切片处理并设计内部的打印结构；(3)3D打印制备：将步骤(1)制得的打印墨水转移至3D打印机的挤出筒内，打印制得磁共振显影水凝胶初品，立即用紫外线照射固化磁共振显影水凝胶初品，得到磁共振显影水凝胶成品。本发明将3D打印技术与磁共振成像结合，制得的水凝胶内部具有精细结构且能磁共振显影，实现了水凝胶的结构可控化制备及丰富了水凝胶的功能。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶，尤其涉及一种3D打印的磁共振显影水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

3D打印(Three Dimensional Printing，3DP)技术起源于20世纪80年代末，随着20多年的发展，已经形成了许多成熟的加工工艺及成型系统，并逐步应用于医学领域。3D打印技术是一种基于离散/堆积成型思想的新型成型技术，它根据零件或物体的三维模型数据，快速、准确地制造出零件或物体的实体模型。随着生物制造概念的提出，3D打印技术在生物医药领域的应用受到科研工作者和临床医师的广泛关注。

组织工程学是一门涉及生命科学、工程学和材料学等多领域的新兴学科。组织工程的基本原理是：把种子细胞附着在具有良好生物相容性的生物材料上，通过生长因子的刺激和诱导促进种子细胞的增殖和分化，与此同时，生物材料被逐渐降解和吸收，最终形成具有一定功能形态的相应组织和器官，实现组织修复、重建、再生的目标。组织工程支架是组织工程的载体，是一种具有较小孔隙(尺寸一般为200～500μm)和较高孔隙率的多孔三维结构体，孔与孔之间保持相互贯通，确保细胞和生长因子能够进入支架结构的内部，保证营养物质的传输和废物的代谢，促进细胞的生长和繁殖。水凝胶是组织工程支架的一大类材料，其具有类似细胞外基质的结构，具有良好的生物相容性、水渗透性和高度溶胀性，溶解氧和葡萄糖等小分子透过时所受的阻力只与相同厚度的不流动水层的阻力相当。目前，水凝胶的研究主要集中在机械性能和载物性能上，对于其内部精细结构和功能化的研究十分缺失，而内部结构的不同会导致水凝胶在机械强度、药物控释及细胞培养等方面存在显著差异。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺点和不足，提供一种3D打印的磁共振显影水凝胶及其制备方法和应用。本发明将3D打印技术与磁共振(MRI)成像结合，制备一种内部具有精细结构且能磁共振显影的水凝胶，便于监测患者在术后恢复过程中其缺损部位的愈合情况，从而制定精确的治疗方案，提高治疗的针对性，缓解了患者术后的心理压力。

为解决其技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种3D打印的磁共振显影水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备打印墨水：将聚己内酯-明胶复合物、甲基丙烯酸改性明胶、磁共振造影剂和光引发剂加入去离子水中，混合均匀，制得打印墨水，保存待用；

(2)设计与载入3D模型：用3DS Max软件设计模型，将所述模型导入3D打印机控制软件，切片处理并设计内部的打印结构；

(3)3D打印制备：将步骤(1)制得的打印墨水转移至3D打印机的挤出筒内，打印制得磁共振显影水凝胶初品，然后立即用紫外线照射固化所述磁共振显影水凝胶初品，得到磁共振显影水凝胶成品。

优选地，所述3D打印机为挤出型生物3D打印机。

与现有水凝胶的制备方法相比，本发明的水凝胶制备方法结合了3D打印技术，可根据患者的需求制备内部具有精细结构的个性化水凝胶产品，水凝胶的微孔大小、分布及孔隙率等均可控，实现了水凝胶的结构可控化制备，为组织工程化组织的临床应用提供技术支持。此外，本发明制备的水凝胶还具有磁共振显影功能，能在体内动态监测患者在术后恢复过程中其缺损部位的愈合情况，从而利于医生针对患者的情况制定精确的治疗方案，提高治疗的针对性，缓解患者术后的心理压力。