光固化3D打印所用生物墨水-透明质酸的改性研究文献综述

 2023-02-06 04:02

课题目的和意义:透明质酸(HA)是人类皮肤中天然存在的细胞外基质成分,其生物相容性和降解特性良好,且其本身及其溶液均为酸性,与人体皮肤表面的pH水平相当。

本课题计划通过设计HA与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应,将HA改性为可光固化的GMHA,在光引发剂的存在下,经过特定波长的光照射可以引发光致交联,形成具有一定力学强度的凝胶。

通过设计实验调节GMHA接枝率、GMHA浓度、光引发剂浓度和光固化时间,期望得到具有理想的孔结构、适合细胞生长和迁移、细胞毒性小、力学强度接近生理皮肤的GMHA水凝胶,从而为光固化3D打印皮肤做好准备。

拟解决的问题:1.如何控制反应条件才能得到改性成功且接枝率合适的GMHA;2.改性成功的透明质酸在加入蓝光引发剂、紫外光照射的条件下是否能成胶;3.改性透明质酸经过光固化形成的凝胶,是否具有合适孔结构;4.改性透明质酸经过光固化形成的凝胶,其细胞毒性是否在可接受的范围内;5.改性透明质酸经过光固化形成的凝胶,其力学性能是否能与人体皮肤的力学强度匹配实验方案:1.GMHA的合成1.1 用PBS为溶剂溶解透明质酸钠,加入过量的三乙胺、四丁基溴化铵和甲基丙烯酸缩水甘油酯,在控温和不停搅拌下进行反应;1.2 达到预计反应时间后,采用10倍量丙酮沉淀2次,除去过量的反应物,抽滤,烘干;或者通过透析除去过量反应物,随后冷冻干燥,得到改性后的透明质酸(GMHA);1.3 以氘代水为溶剂将GMHA溶解,测核磁共振氢谱,从而计算接枝率。

2.GMHA光固化实验2.1 用PBS配制一定浓度的GMHA溶液和光引发剂溶液,按照一定比例注入模具,待光引发剂渗透完全之后,紫外灯照射一定时间,检查是否形成凝胶;2.2 光固化得到的凝胶用PBS浸泡,除去未反应的物质,然后冷冻干燥,扫描电镜观察孔隙结构,计算孔径和孔隙率。

3.GMHA凝胶的细胞毒性实验以HaCaT细胞为对象,采用MTT法,通过酶标仪的比色结果计算凝胶组和对照组的细胞存活率,检验光固化得到的GMHA凝胶材料是否具有细胞毒性,或细胞毒性是否在可接受的范围内。

4.GMHA凝胶的力学性能测试通过流变学测试,检验光固化得到的GMHA凝胶与生理皮肤的力学强度是否接近。

课题背景(文献综述)1 3D生物打印1.1 简介3D打印也称为增材制造(AM),是一种通过将三维数字模型文件进行分形处理,再逐层打印材料层来制造复杂物体的技术。

[1, 2]3D打印的核心价值主要体现在: ①能够直接制造出传统生产方式所不能制造的个性化、复杂度高的产品; ②可以快捷、方便、短周期、低成本地生产制造出传统生产方式虽然也能制造,但投入成本高、周期长的产品,有效解决了个性化定制与规模化批量生产的矛盾。

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