[发明专利]一种可促进牙周组织再生的3D打印生物支架及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种可促进牙周组织再生的3D打印生物支架及其制备方法与应用。所述生物支架为贯通多孔结构，由生物墨水材料经3D打印后通过光交联固化而成；所述生物墨水材料的组分包括光引发剂、生物活性玻璃、甲基丙烯酰化明胶。本发明通过计算机拓扑设计确定支架结构，使用生物活性玻璃颗粒与生物胶原材料制备打印墨水，利用3D打印技术制备生物支架，制备过程简便、快速，生物支架内部孔隙均匀，利于细胞定植，生物胶原材料使得支架生物相容性可靠，而生物活性玻璃颗粒的添加强化了支架的物理性能，不同的材料梯度改变能够满足“牙骨质‑牙周膜‑牙槽骨“一体化再生的要求。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，特别是一种可促进牙周组织再生的3D打印生物支架及其制备方法与应用。

背景技术

牙周组织再生工程是将支架材料与种子细胞相结合的工程技术，近年来诸多研究尝试使用复合的支架材料、改变支架的孔隙和结构或是加入生长因子等方式来取得更近似天然牙周的再生牙周组织，但产生的牙周组织在纤维排列方向、组织架构与功能行使等诸多方面与天然牙周组织相比仍存在差异。据研究发现，不同孔隙结构、不同材料的仿生支架，其力学性能、降解性能以及诱导牙周组织生长的效能均不同，因此对仿生支架来说，制造工艺以及材料的选择尤为重要。

在支架加工制造方面，新技术有静电纺丝技术、冷冻铸造技术等。静电纺丝技术可制备纳米级直径的纤维细丝，纤维间相互交错、支架表面积大大提高，利用静电纺丝技术制备出的支架有良好的定向细胞生长引导功能，适合种子细胞的生长。但是其在如何调控材料的孔隙大小并制成可使细胞在材料内部更好生长分化的三维支架方面，还需要进一步研究。冷冻铸造法可制备孔隙形状不同、孔隙率可控的多孔支架，具有高强度、低弹性模量的性能，但是其制备支架的结构不可控。

3D打印作为一种新兴的材料制造技术，在医学再生领域已多有应用，如打印人体骨组织、心脏等。相比较以上提及的支架制造技术，3D打印既能控制支架形状，也能精细调整不同的孔隙大小和结构。通过计算机拓扑结构设计和加入相应的生物材料，3D打印制造出个性化且精细的仿生支架能满足牙周组织再生多样化的需求。3D打印出的结构复杂的多相支架能诱导牙周组织“牙骨质-牙周膜-牙槽骨”复合结构再生，满足其不同软硬组织所需的再生条件，在牙周软硬组织再生应用方面有广阔前景。

在材料应用方面，目前常用的支架材料可以分为三类，分别是天然材料、人工合成材料和复合材料。天然材料如壳聚糖、胶原等，是动植物体内自然存在的材料，故具有良好的生物相容性和可降解性，其缺点是机械强度较低。而人工合成材料如碳酸钙陶瓷、磷酸三钙等的优点是可在体内降解代谢，生物相容性和化学稳定性好，具有骨诱导和骨传导性，骨组织的良好替代材料，缺点是体内降解慢、脆性高、延展性差等。

因此，现有材料和技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可促进牙周组织再生的3D打印生物支架及其制备方法与应用。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面提供一种可促进牙周组织再生的3D打印生物支架，具体技术方案如下：

一种可促进牙周组织再生的3D打印生物支架，所述生物支架为贯通多孔结构，由生物墨水材料经3D打印后通过光交联固化而成；所述生物墨水材料的组分包括光引发剂、生物活性玻璃、甲基丙烯酰化明胶。

在本发明的一些实施方式中，所述生物支架为三维多层结构，每层由呈直角S型排列的纤维丝构成，相邻两层间的纤维丝构成纵横交错的网格矩阵。

在本发明的一些实施方式中，所述光引发剂为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂。

在本发明的一些实施方式中，所述生物活性玻璃为纳米生物活性玻璃颗粒。

在本发明的一些实施方式中，所述生物活性玻璃与甲基丙烯酰化明胶的质量配比为 1:5～200。