(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210786171.6 (22)申请日 2022.07.04 (71)申请人 湖南大学 地址 410082 湖南省长 沙市岳麓区麓山 南 路麓山门 (72)发明人 韩晓筱　祝晓龙　陈锋　程萌　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 刘岩 (51)Int.Cl. A61F 2/12(2006.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 113/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种力学仿生复合乳房支 架的制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种力学仿生复合乳房支架 的制备方法， 包括含孔阵列的螺旋二十四面体乳 房支架结构的设计与优化、 熔融沉积成型3D打印 (FDM)、 人脂肪干细胞光固化生物墨水的制备、 复 合支架的制备。 本发明采用上述的一种力学仿生 复合乳房支架的制备方法， 将支架弹性模量调整 到了与乳房组织相匹配的水平， 实现了乳房支架 的力学仿生， 同时， 复合支架中的光固化水凝胶 网络为人脂肪干细胞和自体脂肪细胞提供了生 长所需的微环境， 促进细胞的增殖、 迁移和分化。 支架既满足了机械性能的要求， 又保证了生物相 容性， 为乳腺癌术后乳房修复和重建提供了新思 路。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115137527 A 2022.10.04 CN 115137527 A 1.一种力学仿生复合乳房支 架的制备 方法， 其特 征在于， 步骤如下： S1、 通过三维建模软件设计具有孔阵列的Gyroid乳房支架， 得到未优化的力学仿生乳 房支架原始模型； S2、 通过有限元仿真软件对步骤S1得到的乳房支架模型进行静态结构力学压缩仿真分 析和流体流动分析， 得到支 架的弹性模量、 应力分布、 渗透率和流速分布的数据； S3、 优化步骤S1得到的支架模型， 使其在步骤S2中得到的弹性模量、 应力分布、 渗透率 和流速分布的数据满足支 架设计要求， 得到优化后的力学仿生乳房支 架模型； S4、 将步骤S3得到的支 架模型通过 FDM技术， 利用聚己内酯打印形成Gyro id支架； S5、 将目标自体脂肪干细胞培养于培养液中， 待细 胞增殖到一定数目时， 将hADSCs消化 重悬后得到细胞 悬液； S6、 用灭菌后的超纯水溶解PEGDA， 然后将光引发剂溶解于PEGDA溶液中， 调节溶液的pH 至中性， 过 滤得到PEGDA预聚液； S7、 将步骤S5得到的细胞悬液加入到步骤S6得到的PEGDA预聚液中， 混合均匀， 得到 PEGDA生物墨水； S8、 将步骤S7得到的PEGDA生物墨水灌注到步骤S4得到的Gyroid支架中， 通过光固化使 其成形， 得到力学仿生复合乳房支 架。 2.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S1 中， Gyroid支架的相对密度为15％， Gyroid单元大小 为10mm×10mm×10mm， Gyroid支架整体 尺寸为20mm ×20mm×20mm， Gyroi d支架中的孔阵列为3 ×4孔阵列， 且孔阵列在三个坐标轴 方向贯穿支架， 孔间距为5m m， 孔径为2 ‑3mm。 3.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S3 中， 优化后的乳房支架弹性模量为0 ‑1MPa， 与乳房组织相匹配， 且应力分布均匀， 无明显应 力集中出现； 同时， 支 架的渗透率和流速分布满足支 架设计要求。 4.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S4 中， FDM打印过程中喷头直径为0.4mm， 打印层厚为0.2mm， 打印温度为110℃， 打印平台温度 为65℃， 打印速度为3 0mm/s。 5.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S5 中， 培养液包括人脂肪干细胞培养基、 胎牛血清、 青霉素和链霉素， 其体积比为100:10:1:1； 细胞在温度为37℃、 CO2浓度为5％的环境下培 养， 使用蛋白消化酶对hAD SCs进行消化处 理。 6.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S6 中， PEGDA预聚液中PEGDA的分子量为700， 其质量浓度为7％； 光引发剂为LAP， 其质量浓度为 0.5％； PEGDA预聚液的pH为7.4。 7.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S7 中， PEGDA生物墨水中人脂肪细胞浓度为 4×105Cells/mL。 8.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S8 中， 光固化时间为5 ‑15s。 9.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤S1 中， 三维建模软件为UG； 步骤S2中， 有限元仿真软件为ANSYS， Static  Structure模块用于静 态结构力学压缩仿真 分析， Fluent模块用于流体流动仿真 分析。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115137527 A 210.根据权利要求1所述的一种力学仿生复合乳房支架的制备方法， 其特征在于： 步骤 S3中， 对支 架模型进行优化包括对空阵列位置、 孔间距、 孔径大小的参数进行优化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115137527 A 3