[发明专利]一种3D打印皮肤支架及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种3D打印皮肤支架及其制备方法和应用，所述3D打印皮肤支架的材料按照重量份包括：丝素蛋白20～80重量份、胶原10～80重量份和交联剂0.5～10重量份；所述3D打印皮肤支架通过在材料中选择特定份数的丝素蛋白搭配特定份数的胶原，使得制备得到的3D打印皮肤支架兼具优异的机械强度、较高的渗透率及较高的抗张强度；并且所述3D打印皮肤支架采用的3D打印方法可以克服传统支架制造方法在形态和工艺一致性方面的限制，该方法制备得到的支架孔径、孔隙率、空间结构更符合组织工程要求。

技术领域

本发明属于组织工程支架技术领域，具体涉及一种3D打印皮肤支架及其制备方法和应用。

背景技术

皮肤是人体面积最大的器官，主要起着分泌排泄、调节人体温度、抗御细菌浸入、避免脱水等重要作用。健康皮肤具有复杂的结构和活跃的新陈代谢功能，由表皮层、真皮层和皮下组织三个部分构成。在日常生活中，由于溃疡、烧伤、手术及先天性畸形等造成皮肤缺损与异常，给患者带来了巨大的心理压力及生活上的严重不便，对于任何直径大于4cm的全层皮肤缺损，人体都无法通过自身来完全愈合。为了避免创面处营养流失及细菌感染，临床上通常用使用暂时性或永久性的皮肤替代品来覆盖损伤处。皮肤损伤修复治疗已经成为了一项全球性的公共卫生问题，由于免疫排斥及疾病传播等隐患的存在，临床上对皮肤替代物的要求越来越高。目前，临床上对于皮肤缺损的治疗方式分为三种：(1)自体皮肤移植；(2)异体皮肤移植；(3)异种皮肤或其它皮肤替代品移植。由于人体自身可用于移植的皮肤组织面积非常有限，而异体或异种皮肤组织移植又受到社会道德及卫生安全方面的限制。因而，传统的修复方法用于大面积皮肤损伤治疗时非常受限。

组织工程技术的发展为皮肤修复提出了新的技术方案。组织工程皮肤将在体外培养、繁殖的大量功能细胞混合到可以被人体降解并吸收的生物支架上形成细胞与生物材料的复合体，在生长因子的辅助作用下，复合体中的功能细胞不断增殖、分化的同时，支架随时间渐渐降解，最终形成了与原来组织同形态且具有活性的皮肤替代物。理想的组织工程皮肤支架须满足结构和材料两个要求。支架结构应具备高孔隙率、适宜的孔径、孔隙连通等特性，从而有利于细胞生长、营养物质的输送和氧气扩散等生命活动。支架材料应有利于细胞粘附，具有生物相容性，可被机体降解和吸收，有一定的力学强度，来源广泛，且无疾病传播风险。

目前常用的支架材料有丝素蛋白、胶原蛋白、透明质酸、壳聚糖、明胶等，丝素蛋白从蚕丝中提取的高分子纤维蛋白，它来源丰富，有良好的生物相容性、柔韧性、透气性和机械性，抗微生物，可缓慢生物降解，可加工成多种形式，且吸湿、保湿。丝素蛋白性质可通过调节β-折叠含量而提高机械强度、减缓降解速率、保持结构特征。由于它来源广、易获取，再加上良好的细胞粘附性及韧性，成为了组织工程的常选材料，也常用于复合支架研究。而胶原是研究最多的材料之一，由成纤维细胞产生并广泛存在人体结缔组织中，是细胞的框架结构。其降解产物毒性小，生物相容性、机械剪切力、交联性能良好，抗原性低，较少引起炎症和细胞毒性反应，获取方法多。