[发明专利]一种光固化3D打印用生物导电水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光固化3D打印用生物导电水凝胶及其制备方法。将甲基丙烯酰化明胶、壳聚糖、光引发剂、光吸收剂溶于酸性溶液制得打印墨水，转移至光固化3D打印料槽内，紫外光固化得到甲基丙烯酰化明胶‑壳聚糖半互穿网络水凝胶，在碱性溶液中浸泡后得到甲基丙烯酰化明胶‑壳聚糖双互穿网络水凝胶结构，冷冻干燥后得到水凝胶骨架，浸入含有植酸和氧化剂水溶液溶胀平衡，最后浸入3,4乙烯二氧噻吩的有机相溶液得到导电水凝胶。本发明具有复杂形状、导电性能优良、机械强度高、且生物相容性好，在组织工程中尤其是在神经、肌肉和心肌等特定组织上能为细胞生长提供所需的特殊微环境，以及体内生物信号的采集等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及3D打印材料领域的一种水凝胶及其制备方法，具体涉及一种光固化3D打印用生物导电水凝胶及其制备方法。

背景技术

光固化3D打印作为一种先进的增材制造技术，是以三维模型为基础，使用光束或投影面对光敏液体材料选择性照射使其聚合为固体，逐层叠加后成型为三维复杂结构。水凝胶材料是一类内部含有大量水的三维聚合物网络，而基于天然生物高分子材料的水凝胶以其良好的生物相容性、多孔结构等利于细胞生长的条件，是组织修复的理想材料。水凝胶覆盖于受损组织表面可以制造一个封闭的微环境，避免受损组织与外部环境接触而引发感染；同时其高的含水量可以保持组织表面的湿润，多孔仿生结构有利于诱导原位细胞的增殖、分化，从而加速受损组织的愈合。其中，导电水凝胶作为功能性凝胶的一种，由于其固有的柔性以及导电性而具有广泛的应用前景，如电传感器、软驱动器、电子皮肤、组织工程中用电刺激促进伤口愈合等。

目前的基于生物材料的导电凝胶受限于较低的机械强度，性能远无法满足实际应用的需要，并且所制备的水凝胶形状单一，极大地限制了导电水凝胶的应用领域。光固化3D打印相比于挤出、喷墨等常见3D打印技术，具有打印速度更快、精度更高、可成型结构更复杂等优点。构建双互穿网络水凝胶增加了力学性能，且孔隙率更高，韧性和弹性更好；界面聚合的方法原位生成导电聚合物，克服了传统方法将导电聚合物直接混入水凝胶时因聚合物的水分散性差而造成导电能力下降的问题。因此，基于光固化3D打印技术，设计一种先成型，再二次交联，后引入导电聚合物的策略，对于制备生物导电水凝胶具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种光固化3D打印用生物导电水凝胶及其制备方法，制备的导电水凝胶具有可定制的复杂形状、优异的导电性能和机械性能、良好的生物相容性，可作为一种新型的传感器件、组织工程材料等。

本发明采用的技术方案是包括：

一、一种光固化3D打印用生物导电水凝胶：

原料包括以下组分：

还包括有机相溶液作为溶剂。

优选地，所述的光引发剂为苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、Irgacure2959的至少一种。

优选地，所述的光吸收剂为栀子黄或碱性黄1的至少一种。

优选地，所述的酸性溶液为乙酸溶液或盐酸溶液的至少一种。

优选地，所述的碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾溶液的至少一种。

优选地，所述的水为蒸馏水。

优选地，所述的氧化剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、氯化铁中的一种。

所述的3,4乙烯二氧噻吩和氧化剂的摩尔比为1:2。

优选地，所述的有机相为加入有3,4乙烯二氧噻吩导电单体的环己烷、正己烷中的一种。其中3,4乙烯二氧噻吩导电单体占据有机相溶液的加入摩尔量/体积为0.2-0.6M，M＝mol/L。

二、光固化3D打印用生物导电水凝胶的制备方法，方法包括以下步骤：