本發(fā)明涉及生物材料，具體為一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、水凝膠微針作為一種結(jié)合了水凝膠材料和微針陣列的創(chuàng)新藥物遞送系統(tǒng)，通過(guò)微針陣列穿透皮膚角質(zhì)層，形成藥物遞送通道，水凝膠材料在皮膚內(nèi)吸水膨脹，釋放微針負(fù)載的藥物，目前水凝膠微針的主要通過(guò)模具成型的方式來(lái)制備，其簡(jiǎn)要步驟為：通過(guò)激光加工或光刻等技術(shù)構(gòu)建微針陣列的負(fù)模，將負(fù)模復(fù)制到pdms（聚二甲基硅氧烷）上，形成微針模具；將水凝膠交聯(lián)體系與需要負(fù)載的藥物或因子進(jìn)行復(fù)合，形成均勻的水凝膠溶液；注入到微針模具中，通過(guò)抽真空去除水凝膠溶液中的氣泡，確保溶液完全填充微針模具；通過(guò)光交聯(lián)、離子交聯(lián)或物理交聯(lián)等方式固化水凝膠；最后進(jìn)行脫模，從模具中取出固化后的水凝膠微針，形成微針陣列，而水凝膠微針陣列采用模具成型的方式致使制造過(guò)程復(fù)雜、藥物分布不可控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，解決了上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，所述方法包括下述操作步驟：

3、s1、制備光固化懸浮支撐?。?/p>

4、以甲基丙烯酰胺化明膠、甲基丙烯酰胺化透明質(zhì)酸、光敏性水凝膠甲基丙烯酰胺化硫酸軟骨素的一種作為支撐浴主要介質(zhì)，其濃度為5-10wt%，光引發(fā)劑為苯基-2,4,6-三甲基苯甲?；戊⑺徜?，其濃度為0.1%，采用超純水進(jìn)行溶解，溶解溫度為37℃，溶解時(shí)間為30min，待完全溶解后，混入具有懸浮支撐可打印性的淀粉類水凝膠，加熱溫度為150℃，加熱時(shí)間為1-3min，待其完全凝膠化后，與光敏性水凝膠進(jìn)行混合，形成可進(jìn)行懸浮生物3d打印和體積光固化打印的懸浮支撐??；

5、s2、制備載藥水凝膠：

6、采用以上步驟制備的光固化懸浮支撐浴包裹所需藥物，在37℃下將稱取的藥物與制備的光固化懸浮支撐浴按照所需濃度進(jìn)行混合，攪拌均勻，轉(zhuǎn)移到打印噴頭中，在37℃下抽真空去除氣泡；

7、s3、懸浮打印載藥水凝膠：

8、將制備的光固化懸浮支撐浴轉(zhuǎn)移到用于接收載藥水凝膠的透明亞克力模具中，打印平臺(tái)溫度設(shè)定為37℃，采用壓電式噴頭擠出載藥水凝膠液滴，液滴直徑范圍為10-100μm；

9、s4、體積光固化打印微針陣列：

10、在ug、proe、solidworks此類三維建模軟件中設(shè)計(jì)三維微針陣列結(jié)構(gòu)，將生成的stl文件導(dǎo)入到potato軟件中進(jìn)行切片和路徑生成，根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行體積光固化打印，模型切片厚度為100μm，待微針陣列打印固化完畢后，取出微針陣列，即可獲得藥物可控分布的水凝膠微針陣列。

11、進(jìn)一步的，所述步驟s1中，淀粉類水凝膠采用綠豆淀粉或玉米淀粉，其濃度范圍為13-15wt%，淀粉顆粒在超純水中均勻分散后，對(duì)其進(jìn)行加熱。

12、進(jìn)一步的，所述步驟s1中，形成可進(jìn)行懸浮生物3d打印和體積光固化打印的懸浮支撐浴后，在37℃下抽真空去除氣泡，放置在37℃水浴環(huán)境下等待使用。

13、進(jìn)一步的，所述步驟s3中，采用壓電式噴頭擠出載藥水凝膠液滴時(shí)，電壓頻率設(shè)定在區(qū)間1khz-10khz，電壓幅度設(shè)定為20v-50v，采用正弦電壓波形。

14、進(jìn)一步的，所述基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法應(yīng)用有體積光固化打印設(shè)備，所述體積光固化打印設(shè)備包括接收平臺(tái)框架，且接收平臺(tái)框架的底部固定有步進(jìn)電機(jī)，所述接收平臺(tái)框架的表面一側(cè)設(shè)置有背光板，且接收平臺(tái)框架的表面另一側(cè)設(shè)置有光機(jī)。

15、進(jìn)一步的，所述步進(jìn)電機(jī)的頂面連接有絲桿組件，所述絲桿組件包括管體、電磁片、彈簧、金屬片、伸縮桿，所述管體的內(nèi)壁底部固定有電磁片，且電磁片的頂部通過(guò)彈簧連接有金屬片，所述金屬片的表面固定有伸縮桿。

16、進(jìn)一步的，所述絲桿組件還包括方形桿、空心絲桿、契合槽、契合件、軸承，所述伸縮桿、金屬片的內(nèi)部穿設(shè)有方形桿，且方形桿的底部與管體底部固定連接，所述管體的外壁套設(shè)有空心絲桿，且空心絲桿的頂部開(kāi)設(shè)有契合槽，所述伸縮桿的頂部固定有契合件，所述空心絲桿通過(guò)其外壁底部的軸承與接收平臺(tái)框架轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

17、進(jìn)一步的，所述絲桿組件還包括移動(dòng)套座、升降管套，所述空心絲桿的外壁套設(shè)有移動(dòng)套座，且移動(dòng)套座的頂部連接有升降管套，所述升降管套貫穿接收平臺(tái)框架表面并與其滑動(dòng)連接。

18、進(jìn)一步的，所述絲桿組件還包括承載平臺(tái)、傳動(dòng)滑套，所述升降管套的頂部轉(zhuǎn)動(dòng)連接有承載平臺(tái)，且承載平臺(tái)的底面中部固定有傳動(dòng)滑套。

19、進(jìn)一步的，所述傳動(dòng)滑套套設(shè)于方形桿的外部，且承載平臺(tái)通過(guò)傳動(dòng)滑套與方形桿傳動(dòng)連接，所述承載平臺(tái)的表面承載有體積光固化打印平臺(tái)，且體積光固化打印平臺(tái)即為接收載藥水凝膠的透明亞克力模具。

20、本發(fā)明提供了一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，具備以下有益效果：

21、1．該基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針11構(gòu)建方法，通過(guò)在該懸浮支撐浴中根據(jù)藥物12所需的位置，懸浮打印載藥水凝膠微球；懸浮打印完畢后，采用體積光固化打印技術(shù)，在該懸浮支撐浴內(nèi)體積打印水凝膠微針11陣列，實(shí)現(xiàn)載藥水凝膠微球在微針陣列中的可控分布。

22、2．該基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針11構(gòu)建方法，在接收載藥水凝膠的透明亞克力模具進(jìn)行分層光照需要間歇性上升時(shí)，無(wú)需頻繁啟停步進(jìn)電機(jī)，且利用步進(jìn)電機(jī)不停機(jī)的特點(diǎn)使得承載平臺(tái)始終攜帶體積光固化打印平臺(tái)進(jìn)行勻速旋轉(zhuǎn)，使得在進(jìn)行光照作業(yè)時(shí)透明亞克力模具得以均勻受光，由此降低產(chǎn)品成型后的分層痕跡，且有利于延長(zhǎng)步進(jìn)電機(jī)的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：所述方法包括下述操作步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：所述傳動(dòng)滑套套設(shè)于方形桿的外部，且承載平臺(tái)通過(guò)傳動(dòng)滑套與方形桿傳動(dòng)連接，所述承載平臺(tái)的表面承載有體積光固化打印平臺(tái)，且體積光固化打印平臺(tái)即為接收載藥水凝膠的透明亞克力模具。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：所述步驟s1的具體流程如下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：所述淀粉類水凝膠采用綠豆淀粉或玉米淀粉，其濃度范圍為13-15wt%，淀粉顆粒在超純水中均勻分散后，對(duì)其進(jìn)行加熱。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：在形成可進(jìn)行懸浮生物3d打印和體積光固化打印的懸浮支撐浴后，在37℃下抽真空去除氣泡，放置在37℃水浴環(huán)境下等待使用。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：所述步驟s2的具體流程如下：采用以上步驟制備的光固化懸浮支撐浴包裹所需藥物，在37℃下將稱取的藥物12與制備的光固化懸浮支撐浴按照所需濃度進(jìn)行混合，攪拌均勻，轉(zhuǎn)移到打印噴頭中，在37℃下抽真空去除氣泡。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：所述步驟s3的具體流程如下：將制備的光固化懸浮支撐浴轉(zhuǎn)移到用于接收載藥水凝膠的透明亞克力模具中，打印平臺(tái)溫度設(shè)定為37℃，采用壓電式噴頭擠出載藥水凝膠液滴，液滴直徑范圍為10-100μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：在采用壓電式噴頭擠出載藥水凝膠液滴時(shí)，電壓頻率設(shè)定在區(qū)間1khz-10khz，電壓幅度設(shè)定為20v-50v，采用正弦電壓波形。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于體積光固化打印和懸浮生物3d打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，其特征在于：所述步驟s4的具體流程如下：在三維建模軟件中設(shè)計(jì)三維微針陣列結(jié)構(gòu)，將生成的stl文件導(dǎo)入到potato軟件中進(jìn)行切片和路徑生成，根據(jù)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行體積光固化打印，模型切片厚度為100μm，待微針陣列打印固化完畢后，取出微針陣列，即可獲得藥物可控分布的水凝膠微針陣列。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于體積光固化打印和懸浮生物3D打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，涉及生物材料技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括下述操作步驟：S1、制備光固化懸浮支撐??；S2、制備載藥水凝膠；S3、懸浮打印載藥水凝膠；S4、體積光固化打印微針陣列。該基于體積光固化打印和懸浮生物3D打印的載藥水凝膠微針構(gòu)建方法，通過(guò)在該懸浮支撐浴中根據(jù)藥物所需的位置，懸浮打印載藥水凝膠微球；懸浮打印完畢后，采用體積光固化打印技術(shù)，在該懸浮支撐浴內(nèi)體積打印水凝膠微針陣列，實(shí)現(xiàn)載藥水凝膠微球在微針陣列中的可控分布。

技術(shù)研發(fā)人員：高慶,王鵬,謝超淇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州永沁泉智能設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15