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用于修复骨缺损的3D生物打印生物墨水的制备及应用，基于纤维素纳米纤丝水凝胶与天然或合成磷酸钙颗粒

US16345363 2017-10-27 发明授权

2023-5-16

本发明涉及由纤维素纳米原纤维水凝胶与天然或合成含钙颗粒组成的生物墨水的制备。含钙颗粒的浓度可以在1%与40%w/v之间。此类生物墨水可在具有或不具有人类或动物细胞的情况下进行3D生物打印。可使用同轴针，其中填充有钙颗粒的纤维素纳米原纤维水凝胶可用作壳，并且与细胞混合的另一种基于水凝胶的生物墨水可用作核或相反。由于纤维素纳米原纤维的剪切变稀特性，这类3D生物打印构建体显示出高孔隙率，这提供了优异的打印保真度。它们还具有优异的机械性能，并且容易作为需要修复的患者特异性骨腔的大型结构来处理。多孔性促进血管化，这对于氧和营养供应是至关重要的。多孔性还使得可以进一步募集加速骨愈合过程的细胞。含钙颗粒可从自体骨、同种异体骨或异种骨中分离，但也可从矿物质中分离或通过合成制备。优选的含钙颗粒由β-磷酸三钙组成，所述β-磷酸三钙是可再吸收的或天然骨粉，优选是人或猪来源的。本发明中所述的颗粒具有小于400微米的粒度，或更优选小于200微米，以使其能够在打印喷嘴中处理而不堵塞并获得良好的分辨率。纤维素纳米原纤维可以由从植物中分离的细菌orbe产生。它们可以是中性的、带电荷的或氧化的，从而是可生物降解的。生物墨水可另外由提供交联的其它生物聚合物补充。此类生物聚合物可以是藻酸盐、壳聚糖、改性透明质酸或改性胶原蛋白衍生的生物聚合物。