本发明涉及生物3d打印水凝胶制备，特别是一种可3d打印的聚氨基酸水凝胶及其制备方法。
背景技术：
1、光固化三维打印技术在组织器官构建等生物医学领域有广泛应用。水凝胶作为数字光处理(dlp)打印组织器官的重要支架材料，是以水为分散介质的三维网状结构，其固有的组成成分和结构类似于细胞外基质，为嵌入细胞的活力和细胞行为的调节提供保障，其性能是影响三维打印生物制品质量的重要因素之一。
2、光固化水凝胶是由自由基引发的链聚合反应，即在光源照射下，光引发剂吸收光子而裂解成自由基，自由基与预聚物中的乙烯基键发生反应，聚合物链间发生化学交联而形成水凝胶。这被认为是一种有效促进伤口愈合的有前途的生物材料。
3、一些传统的基于肽的水凝胶生物墨水(用于交联形成水凝胶)已被开发用于基于细胞的光固化印刷，例如甲基丙烯酸明胶、甲基丙烯酸丝和甲基丙烯酸酯脱细胞外基质。这些生物材料的光固化可印刷性和细胞相容性得到了很好的表征。但是，以往生物墨水(生物墨水交联后变成水凝胶)多为明胶等高分子改性制备，而明胶是由胶原水解得到，其结构、氨基酸序列、分子量会根据胶原来源和水解方式的不同而变化，导致其成分差异大，使用效果具有异质性。由于上述的胶原来源和加工方法的差异，这些生物墨水在批次之间的成分往往不同，难以均一化，使得在应用过程中的可重复性和稳定性较差，这也导致了制备的水凝胶可重复性和稳定性差。因此，开发研制可重复性和稳定性高的水凝胶材料对基础细胞培养和临床应用具有重要的现实意义。
技术实现思路
1、本发明实施例提供一种可3d打印的聚氨基酸水凝胶及其制备方法，以解决现有技术中生物墨水在批次之间的成分往往不同，难以均一化，使得在应用过程中的可重复性和稳定性较差，导致制备的水凝胶可重复性和稳定性差的问题。
2、本发明公开了一种可3d打印的聚氨基酸水凝胶的制备方法，包括步骤：
3、合成巯基化γ-聚谷氨酸：将γ-聚谷氨酸溶于2-吗啉乙磺酸缓冲液中，得到第一混合液；将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)-碳二亚胺、n-羟基丁二酰亚胺加入第一混合液中，得到第二混合液；将盐酸半胱氨酸盐溶于新2-吗啉乙磺酸缓冲液中，得到第三混合液；将第三混合液加入第二混合液中，得到第四混合液；将第四混合液调节ph值、用氮气吹扫、搅拌、透析、冻干，所得固体为巯基化γ-聚谷氨酸；
4、合成碳碳双键偶联的γ-聚谷氨酸：将γ-聚谷氨酸溶于去离子水中得到第五混合液，将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入第五混合液中得到第六混合液；将第六混合液进行ph调节、加热、透析、冷冻、干燥，所得固体为双键偶联的γ-聚谷氨酸；
5、制备聚氨基酸水凝胶：将上述得到的巯基化γ-聚谷氨酸和双键偶联的γ-聚谷氨酸，以及硫代精氨酸-甘氨酸-天氨酸序列和光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂溶于去离子水，得到第七混合液；将第七混合液用蓝光照射后得到聚氨基酸水凝胶。
6、可选地，合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，第一混合液中γ-聚谷氨酸的物质的量为3.875～15.5mmol；第二混合液中1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)-碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺的物质的量均为5.8～23.2mmol；第三混合液中盐酸半胱氨酸盐物质的量为5.8～23.2mmol。
7、可选地，合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)-碳二亚胺、n-羟基丁二酰亚胺加入第一混合液中，在25～30℃下反应30min后得到第二混合液。
8、可选地，合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，第一混合液和第三混合液中2-吗啉乙磺酸缓冲液由摩尔比为1:1的2-吗啉乙磺酸和氯化钠组成，ph值为5.0，第一混合液和第三混合液中所用2-吗啉乙磺酸缓冲液体积比为4：1。
9、可选地，合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，将第四混合液用0.1m的盐酸溶液调节ph值至4.75，用氮气保护反应混合物，在25～30℃的黑暗环境下持续搅拌24h，将反应混合物在ph值为3.5酸性去离子水下充分透析72h后冻干，得到白色粉末，为巯基化γ-聚谷氨酸。
10、可选地，合成碳碳双键偶联的γ-聚谷氨酸步骤中，第五混合液中γ-聚谷氨酸和去离子水的质量比为1：99；第六混合液中甲基丙烯酸缩水甘油酯和γ-聚谷氨酸的摩尔比为3:1。
11、可选地，合成碳碳双键偶联的γ-聚谷氨酸步骤中，在第六混合液中加入0.1m的盐酸溶液调节ph值至4.7，在60℃下反应8h，将反应溶液转移到透析管中，用去离子水进行穷举透析纯化3天，经冷冻干燥得到干产物，为双键偶联的γ-聚谷氨酸。
12、可选地，在制备聚氨基酸水凝胶中，第七混合液中巯基化γ-聚谷氨酸和双键偶联的γ-聚谷氨酸浓度范围在4.5～5.5w/v％，硫代精氨酸-甘氨酸-天氨酸序列和光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂浓度为0.1w/v％。
13、可选地，在制备聚氨基酸水凝胶中，将第七混合液用波长为405nm的蓝光交联20s后得到聚氨基酸水凝胶。
14、本发明还公开了一种可3d打印的聚氨基酸水凝胶，通过上述的制备方法制备。
15、与现有技术相比，本发明实施例提供的生物3d打印水凝胶的制备方法的有益效果在于：本发明的生物3d打印水凝胶的制备方法中，聚氨基酸水凝胶改进了传统的水凝胶在应用过程中可重复性和稳定性会不断降低的缺点，在s100步骤中引入巯基能够减轻细胞在打印过程中的氧化应激损伤。并且，在损伤组织形状复杂急需治疗的情况下，大多数组织工程支架无法快速定制形状用于生物组织的修复，而本发明制备的聚氨基酸水凝胶可以进行3d光固化打印，得到需要的形状，对临床应用具有重要意义。
1.一种可3d打印的聚氨基酸水凝胶的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，所述第一混合液中γ-聚谷氨酸的物质的量为3.875～15.5mmol；第二混合液中1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)-碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺的物质的量均为5.8～23.2mmol；第三混合液中盐酸半胱氨酸盐物质的量为5.8～23.2mmol。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，将1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)-碳二亚胺、n-羟基丁二酰亚胺加入第一混合液中，在25～30℃下反应30min后得到第二混合液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，所述第一混合液和第三混合液中2-吗啉乙磺酸缓冲液由摩尔比为1:1的2-吗啉乙磺酸和氯化钠组成，ph值为5.0，第一混合液和第三混合液中所用2-吗啉乙磺酸缓冲液体积比为4：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合成巯基化γ-聚谷氨酸步骤中，将第四混合液用0.1m的盐酸溶液调节ph值至4.75，用氮气保护反应混合物，在25～30℃的黑暗环境下持续搅拌24h，将反应混合物在ph值为3.5酸性去离子水下充分透析72h后冻干，得到白色粉末，为巯基化γ-聚谷氨酸。
6.根据权利要求1所述的生物3d打印水凝胶的制备方法，其特征在于，所述合成碳碳双键偶联的γ-聚谷氨酸步骤中，所述第五混合液中γ-聚谷氨酸和去离子水的质量比为1：99；第六混合液中甲基丙烯酸缩水甘油酯和γ-聚谷氨酸的摩尔比为3:1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合成碳碳双键偶联的γ-聚谷氨酸步骤中，在第六混合液中加入0.1m的盐酸溶液调节ph值至4.7，在60℃下反应8h，将反应溶液转移到透析管中，用去离子水进行穷举透析纯化3天，经冷冻干燥得到干产物，为双键偶联的γ-聚谷氨酸。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述制备聚氨基酸水凝胶中，所述第七混合液中巯基化γ-聚谷氨酸和双键偶联的γ-聚谷氨酸浓度范围在4.5～5.5w/v％，硫代精氨酸-甘氨酸-天氨酸序列和光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂浓度为0.1w/v％。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述制备聚氨基酸水凝胶中，将第七混合液用波长为405nm的蓝光交联20s后得到聚氨基酸水凝胶。
10.一种可3d打印的聚氨基酸水凝胶，其特征在于，通过如权利要求1至9任一项所述的制备方法制备。
