伴随着天然高分子材料的发现与研究,如今已有越来越多的生物医用材料被广泛应用到组织工程当中。其中,高吸水性聚合物材料-水凝胶因其独特的多孔内部结构、良好的柔韧性能以及广泛的材料来源而备受关注。传统的可用于体内植入的生物水凝胶具有力学性能低下,物理化学性能不稳定等缺陷,并且难以针对不同病患的实际情况控制材料的尺寸与形状。近年来兴起的增材制造技术(3D打印)具有数字建模控制成品模型并快速构建的优点,有利于针对不同病患实现低成本个性化医疗的可能性。为此,有必要开发一种具有良好生物活性与降解性的高韧性生物水凝胶,且将其与3D打印中的DLP技术结合起来,为制备高性能组织工程水凝胶提供一种新的思路。首先,我们通过对羧甲基纤维素进行甲基丙烯酸酯化改性,以改性后的甲基丙烯酸-羧甲基纤维素(Me-CMC)为凝胶基体,保证水凝胶的生物相容性与光交联活性,并加入丙烯酰胺(AM)/甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)作为额外交联剂与无机锂皂石保证水凝胶的力学强度,同时选用2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)和苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂(LAP)作为有效的水溶性光引发剂。所制备的光活性水凝胶能在UV光照下迅速固化成型,可通过DLP打印机制备出具有复杂形状的AM/HEMA/Me-CMC复合水凝胶(AMS-MC)水凝胶成品。通过FTIR、SEM、溶胀测试以及孔隙率测定等手段分析AMS-MC复合水凝胶的物理化学性质,并用万能电子测试仪对AMS-MC水凝胶的力学性质作了详细的表征,最大拉伸强度可达500k Pa以上。此外,体外降解与体外矿化实验也证明该材料具有应用于组织工程的可能性,并进一步通过接种小鼠骨髓间干细胞(m BMSCs)的活死双染色荧光细胞图与细胞增殖评估复合水凝胶的生物毒性,结果表明,在7天的共培养当中没有出现明显的细胞毒性,且m BMSCs存活数量持续上升,具有增殖效果,相信未来在软组织工程领域中具有重大的应用价值。其次,我们在AMS-MC复合凝胶体系的基础上,加入丝素蛋白(SF)/核黄素(维生素B2)光固化网络。SF是一种应用广泛的纤维蛋白,在完全生物无害的同时还能通过一种半晶相β-折叠构型提高材料的刚性强度。另外,通过XRD、SEM等表征确认符合凝胶内晶相结构的存在,并通过电子测试仪、模块流变仪等确定SF含量的最佳范围,在SF含量超过20%后会导致化学网络强度的下降;同时经过的简单的自修复实验证明含有SF的AMS-MC复合凝胶内部具有明显的非共价键网络机制,使水凝胶表现出良好的生物粘附性与自组装修复能力,修复后力学强度可达原来的50%以上。特别地,采用m BMSCs共培养双染色荧光图分析复合凝胶的生物毒性表明,相对于AMS-MC水凝胶,含有SF的复合凝胶具有更好的生物相容性与更高的细胞增殖率。简单而言,本工作所制备的含丝素蛋白AMS-MC复合凝胶与传统植入性生物材料相比,具有高光交联活性,优异的力学性能以及良好的生物相容性,并兼具生物粘附性与自修复能力,未来在生物医用领域将有巨大的发展前景。