本发明涉及3d打印墨水技术领域，具体是一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水及其制备方法。
背景技术：
近年来，生物3d(三维)打印技术的兴起在人体组织或器官的再生重建方面备受关注。生物3d打印技术是通过cad技术模拟人体不同的组织器官并由计算机控制以生物材料、种子细胞及其他一些生物试剂为墨水来打印进行重建人体组织和器官。通过生物3d打印出的支架结构不仅具有准确性、特异性，而且能够维持细胞活力，从而满足人体各类复杂组织器官的重建需求。所以，生物3d打印必将引起生物医学领域的技术革命。然而，生物3d打印技术面临的主要挑战之一在于所打印生物墨水的选择，传统的用于3d打印的材料主要是一些合成高聚物如peg、pcl、pga、pgs、pla、pva等，这一类材料易于成型、分辨率高，但存在加工温度较高，细胞相容性差的缺点，而常用的一些天然高分子如胶原、弹性蛋白、纤维蛋白、明胶、海藻酸、壳聚糖、透明质酸等虽然打印温度温和，但是存在支架的分辨率低、结构稳定性较差的不足，因此一种兼具细胞相容性、结构稳定性及高分辨率的生物墨水亟待开发。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，包括：氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂，各组分的含量为：氧化石墨烯溶液17-25wt％，海藻酸钠水凝胶介质14-21wt％，交联剂2-6wt％，分散剂1-2wt％，余量为水。
优选的，所述海藻酸钠水凝胶介质包括海藻酸钠、明胶、氢氧化钙饱和溶液，所述海藻酸钠、明胶、氢氧化钙饱和溶液按照重量比101:17:31设置。
优选的，所述交联剂的组分为鱼皮胶原蛋白、水溶性丝素蛋白、无毒性多元醇和水。
优选的，所述分散剂为聚酯嵌段共聚物溶液。
一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，包括如下步骤：
s1、制备氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯加入乙醇溶液中，通过超声进行分散得到氧化石墨烯溶液，超声功率为400-500w，超声频率为20-30kz；
s2、制备海藻酸钠水凝胶介质：将海藻酸钠与明胶加入去离子水中，加热至60-80℃，搅拌3-5min后，加入氢氧化钙饱和溶液继续搅拌，升温至85-90℃，搅拌至凝胶状获得凝胶溶液，加入甘油继续搅拌，降温至30-55℃；
s3、混合制备：将氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂进行混合，使用漩涡混匀仪控制转速为450r/min旋转混合6-8min后，取出；通过试剂调节溶液的ph至7；送入离心机中离心处理30min-50min，离心机转速为16000rpm，去除上清液获得墨水原料。
优选的，所述水溶性丝素蛋白的动态粘度为2000-4500cp。
优选的，所述步骤s2中凝胶溶液与甘油按体积比8:1混合。
优选的，所述步骤s3中调节ph至7的溶液为盐酸溶液或硝酸溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过采用鱼皮胶原蛋白原料作为原材料的交联剂制备3d打印墨水，使得墨水的生物相容性更佳；通过海藻酸钠水凝胶介质提高墨水的粘度和打印产品的力学性能；制备过程中采用漩涡混匀仪和离心机提高墨水的均匀度，提高墨水质量。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，包括：氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂，各组分的含量为：氧化石墨烯溶液17wt％，海藻酸钠水凝胶介质14wt％，交联剂2wt％，分散剂1wt％，余量为水。
所述海藻酸钠水凝胶介质包括海藻酸钠、明胶、氢氧化钙饱和溶液，所述海藻酸钠、明胶、氢氧化钙饱和溶液按照重量比101:17:31设置。
所述交联剂的组分为鱼皮胶原蛋白、水溶性丝素蛋白、无毒性多元醇和水。
所述分散剂为聚酯嵌段共聚物溶液。
所述水溶性丝素蛋白的动态粘度为2000cp。
一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，包括如下步骤：
s1、制备氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯加入乙醇溶液中，通过超声进行分散得到氧化石墨烯溶液，超声功率为400w，超声频率为20kz；
s2、制备海藻酸钠水凝胶介质：将海藻酸钠与明胶加入去离子水中，加热至60℃，搅拌3min后，加入氢氧化钙饱和溶液继续搅拌，升温至85℃，搅拌至凝胶状获得凝胶溶液，加入甘油继续搅拌，降温至30℃；
s3、混合制备：将氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂进行混合，使用漩涡混匀仪控制转速为450r/min旋转混合6min后，取出；通过试剂调节溶液的ph至7；送入离心机中离心处理30min，离心机转速为16000rpm，去除上清液获得墨水原料。
所述步骤s2中凝胶溶液与甘油按体积比8:1混合。
所述步骤s3中调节ph至7的溶液为盐酸溶液或硝酸溶液。
实施例二
与实施例一的区别在于，一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，包括：氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂，各组分的含量为：氧化石墨烯溶液21wt％，海藻酸钠水凝胶介质18wt％，交联剂4wt％，分散剂1wt％，余量为水。
一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，包括如下步骤：
s1、制备氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯加入乙醇溶液中，通过超声进行分散得到氧化石墨烯溶液，超声功率为450w，超声频率为25kz；
s2、制备海藻酸钠水凝胶介质：将海藻酸钠与明胶加入去离子水中，加热至70℃，搅拌4min后，加入氢氧化钙饱和溶液继续搅拌，升温至87℃，搅拌至凝胶状获得凝胶溶液，加入甘油继续搅拌，降温至45℃；
s3、混合制备：将氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂进行混合，使用漩涡混匀仪控制转速为450r/min旋转混合7min后，取出；通过试剂调节溶液的ph至7；送入离心机中离心处理40min，离心机转速为16000rpm，去除上清液获得墨水原料。
所述水溶性丝素蛋白的动态粘度为3000cp。
实施例三
与实施例一的区别在于，一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，包括：氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂，各组分的含量为：氧化石墨烯溶液25wt％，海藻酸钠水凝胶介质21wt％，交联剂6wt％，分散剂2wt％，余量为水。
一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，包括如下步骤：
s1、制备氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯加入乙醇溶液中，通过超声进行分散得到氧化石墨烯溶液，超声功率为500w，超声频率为30kz；
s2、制备海藻酸钠水凝胶介质：将海藻酸钠与明胶加入去离子水中，加热至80℃，搅拌5min后，加入氢氧化钙饱和溶液继续搅拌，升温至90℃，搅拌至凝胶状获得凝胶溶液，加入甘油继续搅拌，降温至55℃；
s3、混合制备：将氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂进行混合，使用漩涡混匀仪控制转速为450r/min旋转混合8min后，取出；通过试剂调节溶液的ph至7；送入离心机中离心处理50min，离心机转速为16000rpm，去除上清液获得墨水原料。
所述水溶性丝素蛋白的动态粘度为4500cp。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
1.一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，包括：氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂，其特征在于，各组分的含量为：氧化石墨烯溶液17-25wt％，海藻酸钠水凝胶介质14-21wt％，交联剂2-6wt％，分散剂1-2wt％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，其特征在于，所述海藻酸钠水凝胶介质包括海藻酸钠、明胶、氢氧化钙饱和溶液，所述海藻酸钠、明胶、氢氧化钙饱和溶液按照重量比101:17:31设置。
3.根据权利要求2所述的一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，其特征在于，所述交联剂的组分为鱼皮胶原蛋白、水溶性丝素蛋白、无毒性多元醇和水。
4.根据权利要求3所述的一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水，其特征在于，所述分散剂为聚酯嵌段共聚物溶液。
5.根据权利要求4所述的一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，其特征在于，所述水溶性丝素蛋白的动态粘度为2000-4500cp。
6.根据权利要求书1-5中任意所述的一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
s1、制备氧化石墨烯溶液：将氧化石墨烯加入乙醇溶液中，通过超声进行分散得到氧化石墨烯溶液，超声功率为400-500w，超声频率为20-30kz；
s2、制备海藻酸钠水凝胶介质：将海藻酸钠与明胶加入去离子水中，加热至60-80℃，搅拌3-5min后，加入氢氧化钙饱和溶液继续搅拌，升温至85-90℃，搅拌至凝胶状获得凝胶溶液，加入甘油继续搅拌，降温至30-55℃；
s3、混合制备：将氧化石墨烯溶液、海藻酸钠水凝胶介质、交联剂和分散剂进行混合，使用漩涡混匀仪控制转速为450r/min旋转混合6-8min后，取出；通过试剂调节溶液的ph至7；送入离心机中离心处理30min-50min，离心机转速为16000rpm，去除上清液获得墨水原料。
7.根据权利要求6所述的一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中凝胶溶液与甘油按体积比8:1混合。
8.根据权利要求7所述的一种以鱼皮胶原蛋白为基质的3d打印墨水的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中调节ph至7的溶液为盐酸溶液或硝酸溶液。
技术总结