本发明涉及聚合物，特别是涉及一种4d打印水凝胶细胞外基质及其制备方法。
背景技术：
1、人体组织可被视为是细胞与细胞外基质的复合体，细胞外基质(指分布于细胞外空间、由细胞分泌的蛋白和多糖所构成的网络结构，为组织提供物理支撑作用。细胞-细胞及细胞-细胞外基质相互作用对细胞行为(如细胞形态、點附与调亡、迁移、增殖、分化等)以及许多重要的生理活动(如伤口愈合、血管新生、胚胎发育等)具有重要的调节作用。
2、细胞外基质(ecm)微环境结构较为复杂，由取向或无规的微/纳米级蛋白纤维构成的网络样结构，并含有大量的细胞因子，ecm不仅为细胞提供存活的力学微环境，而且参与调控多种细胞行为包括生长、迁徙、分化、存活以及稳态和形态。不同的组织中ecm网络的纤维直径、纤维密度、组织结构形式却大不相同，例如，骨组织的ecm主要由等级结构性胶原纤维组成，肌腱组织由紧密、取向规则的胶原纤维束组成，而腺体组织ecm的纤维较为松散，且呈不规则排列。如果能够利用仿细胞外基质的新型生物材料构筑一定的类生命环境并在其表面或内部培植细胞，就可以在体外利用仿生手段来研究机体内部重要的生命活动。然而，现有的仿细胞外基质的结构和力学性能与生物组织的细胞外基质相差较大，不能满足使用需求。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种4d打印水凝胶细胞外基质及其制备方法，本发明提供的细胞外基质与人体生物组织的细胞外基质的结构和力学性能接近，可根据实际需求制备具有不同结构的水凝胶骨架细胞外基质，以满足不同组织中细胞外基质的使用需求。
2、本发明在第一方面提供了一种4d打印水凝胶细胞外基质，所述水凝胶细胞外基质包括水凝胶骨架和包覆在所述水凝胶骨架表面的水凝胶纤维。
3、优选地，所述水凝胶骨架由包括丙烯酸、明胶、n-丙烯酰甘氨酸酰胺、卡波姆、光引发剂、细胞组分和水的生物墨水经光固化3d打印得到。
4、优选地，制备所述水凝胶骨架的生物墨水包括以重量分数计的丙烯酸3.5～8.5wt％、明胶4～12.5wt％、n-丙烯酰甘氨酸酰胺0.7～4.5wt％、卡波姆2～3wt％、光引发剂0.05～1wt％、细胞组分0.1～1wt％和水73～90wt％。
5、优选地，所述水凝胶纤维由包括丙烯酸、明胶、n-丙烯酰甘氨酸酰胺、光引发剂和水的静电纺丝液经静电纺丝得到。
6、优选地，制备所述水凝胶纤维的静电纺丝液中包括以重量分数计的所述丙烯酸3.5～9wt％、明胶4～12.5wt％、n-丙烯酰甘氨酸酰胺0.7～4.5wt％、光引发剂0.05～0.9wt％和水75～90wt％。
7、优选地，所述光引发剂为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次膦酸锂。
8、优选地，所述细胞组分包括细胞、细胞因子和抗炎药物的中至少一种。
9、本发明在第二方面提供了一种第一方面所述的水凝胶细胞外基质的制备方法，所述制备方法包括：
10、采用光固化3d打印制备水凝胶骨架；
11、采用静电纺丝在所述水凝胶骨架表面制备水凝胶纤维，并进行紫外固化，得到所述水凝胶细胞外基质。
12、优选地，所述光固化3d打印的打印针头的直径为0.2～1mm，打印速度为3～5mm/s，挤出速度为1～3mm3/s；和/或
13、所述光固化3d打印的光源波长为365nm，单层光固化的时间为10～15s。
14、优选地，所述静电纺丝的温度为30℃，电压为17～19kv，进液速度为0.1～0.2ml/h。
15、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
16、本发明水凝胶细胞外基质包括水凝胶骨架和包覆在水凝胶骨架表面的水凝胶纤维，表面水凝胶纤维的存在提升了水凝胶细胞外基质的力学性能，并且使其与人体生物组织的细胞外基质的结构和力学性能接近，同时表面水凝胶纤维的引入可以调控细胞的形貌，促进伤口愈合。
17、本发明可根据实际需求通过光固化3d打印具有不同形状和结构的水凝胶骨架，利用水凝胶骨架的变形能力和形状记忆能力，通过调控水凝胶的变形方式，赋予水凝胶骨架不同的临时形状，然后通过静电纺丝工艺可以更高效地制备具有不同水凝胶纤维分布密度和纤维排列方式的细胞外基质，以满足不同组织中细胞外基质的使用需求。
1.一种4d打印水凝胶细胞外基质，其特征在于，所述水凝胶细胞外基质包括水凝胶骨架和包覆在所述水凝胶骨架表面的水凝胶纤维。
2.根据权利要求1所述的水凝胶细胞外基质，其特征在于，所述水凝胶骨架由包括丙烯酸、明胶、n-丙烯酰甘氨酸酰胺、卡波姆、光引发剂、细胞组分和水的生物墨水经光固化3d打印得到。
3.根据权利要求2所述的水凝胶细胞外基质，其特征在于，制备所述水凝胶骨架的生物墨水包括以重量分数计的丙烯酸3.5～8.5wt％、明胶4～12.5wt％、n-丙烯酰甘氨酸酰胺0.7～4.5wt％、卡波姆2～3wt％、光引发剂0.05～1wt％、细胞组分0.1～1wt％和水73～90wt％。
4.根据权利要求1所述的水凝胶细胞外基质，其特征在于，所述水凝胶纤维由包括丙烯酸、明胶、n-丙烯酰甘氨酸酰胺、光引发剂和水的静电纺丝液经静电纺丝得到。
5.根据权利要求4所述的水凝胶细胞外基质，其特征在于，制备所述水凝胶纤维的静电纺丝液中包括以重量分数计的所述丙烯酸3.5～9wt％、明胶4～12.5wt％、n-丙烯酰甘氨酸酰胺0.7～4.5wt％、光引发剂0.05～0.9wt％和水75～90wt％。
6.根据权利要求2或4所述的水凝胶细胞外基质，其特征在于，所述光引发剂为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次膦酸锂。
7.根据权利要求2所述的水凝胶细胞外基质，其特征在于，所述细胞组分包括细胞、细胞因子和抗炎药物的中至少一种。
8.一种权利要求1-7任一项所述的水凝胶细胞外基质的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述光固化3d打印的打印针头的直径为0.2～1mm，打印速度为3～5mm/s，挤出速度为1～3mm3/s；和/或
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的温度为30℃，电压为17～19kv，进液速度为0.1～0.2ml/h。
