本发明属于3d打印，尤其涉及一种基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂及其制备方法与应用。
背景技术：
1、三维(3d)打印技术作为一种先进的材料加工制备手段，其主要特点在于其“增材式”的制备手段。在这一过程中，先通过计算机辅助的数字设计，按需要设计复杂的3d对象，然后根据设计精准快速地直接在三维尺度生成具有复杂内部结构的物体。基于光聚合的生物3d打印方法能够将细胞加载到光聚合水凝胶中，最大程度地再现体内细胞周围三维环境的复杂性，使细胞得以在体外发挥更健全的生物功能。目前，生物3d打印已经在生物医学工程中发挥了重要的作用，广泛应用于组织工程支架的加工制备中，同时也有望成为生物医学研究的基础工具。
2、在各种光基3d打印技术中，可大体分为两类，以传统的挤出式打印为代表的线线层叠式打印，在挤出后再进行固化；另一种方式则是以sla和dlp打印为代表的面面层叠式打印，通过光线投影逐层进行固化。由于在sla和dlp的打印过程中，光敏墨水的固化与光线在二维平面上的分布直接相关，因此其能够通过对光线的调制，提升加工精度；同时，“面-面层叠”式的打印方式也决定了其具有更快的制备速度。因此，sla和dlp目前已经成为应用最为广泛的3d打印技术。此外，光基打印技术对各种生物相容性光敏墨水体系具有良好的兼容性，如明胶甲基丙烯酰(gelma)、甲基丙烯酸透明质酸(hama)和聚乙二醇二丙烯酸酯(pegda)，这些材料能够在生物3d打印中维持载入细胞的活性。同时，光基打印所需生物墨水的粘度较低，这使其能够更为简单高效的加入各种活性物质，包括各种药物和生长因子，这进一步拓展了其在生物医学工程领域的应用。
3、然而，由于墨水光学性能的固有限制，光基打印并不总能达到预期精度。一方面，由于固化凝胶和打印墨水以及负载细胞和打印墨水之间折射率的不一致，导致二者界面间发生漫散射，从而使光线偏离预设轨道，打印精度下降；另一方面，光基打印中固化光穿透深度是难以控制的，使得光在打印结构中穿透，进而造成打印结构的失真。这些问题限制了光基打印在生物工医学程领域的应用。
4、为了消除光基打印中由非必要聚合引起的打印结构恶化，一种常用的方法是在打印墨水中加入光吸收剂，其对于辐照光具有吸收能力，通过吸收辐照光将其中的大部分能量以热能的形式耗散，使辐照引起的交联反应被抑制在一定的区域内，从而提高打印精度。目前，大部分光吸收剂都是食用染料，如酒石黄(tar)、活性橙16(ro16)、酸性红染料和花青素等，通过这些光吸收剂的加入，提高打印结构的精度。然而，随着研究的深入，诸多结果表明，上述这些广泛使用的光吸收剂在性能上存在限制，其仍然无法抑制由悬浮细胞导致的光散射。同时，上述光吸收剂在发挥作用时耗散了光线中的大部分能量，使打印速度变慢。此外，绝大部分光吸收剂都存在细胞毒性，目前有且仅有酒石黄光吸收剂被证明是无毒的，因此在进行载细胞打印时常常没有选择。
5、另外，为了提升光基打印的精度，现有技术也报道过很多不基于光吸收剂的方法。这些方法或基于对现有打印工艺进行优化，使用人工智能等方式动态调节光强的水平分布，以最小化散射带来的影响；或调节墨水的折光性，使其能够与细胞的折射率相匹配，以减轻细胞带来的散射。然而，这些方法没有真正意义上地消除光线的折射和过穿，其在更大模型的打印中能否发挥作用尚且有待证实。
6、综上所述，为了实现更加高效的光基打印，需要一种具备细胞相容性的全新策略，其应该同时具备更高的打印精度、更快的加工速度以及更良好的可操作性，以期实现更高效的光基生物打印制造方式，这对于结构更复杂、尺度更接近组织乃至器官的仿生模型的构建显然意义重大。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂及其制备方法与应用，制备的阻光剂具备的良好细胞相容性和生物活性，又改善了其水溶性，使之能够在光固化支架材料制备中发挥提升精度的作用。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂，原料包括黄酮纳米颗粒溶液，所述黄酮纳米颗粒溶液制备过程所用黄酮类化合物包括芦丁、芸香叶苷、表没食子儿茶素没食子酸酯、芹菜素、染料木素、橙皮素、槲皮素、大豆苷元和柚皮素中的一种或多种。
3、进一步地，所述黄酮纳米颗粒溶液的制备方法包括以下步骤：
4、将黄酮类化合物与缓冲溶液混合，并调节ph得到所述黄酮纳米颗粒溶液。
5、更进一步地，所述黄酮类化合物与所述缓冲溶液的用量比为(0.025-0.3)g∶3ml。
6、更进一步地，调节ph至7-9。
7、更进一步地，所述缓冲溶液为pbs、hbss、tris-hcl和碳酸钠缓冲液中至少一种或几种的任意比例的混合物。
8、进一步地，原料还包括水溶性光引发剂，所述黄酮纳米颗粒溶液和水溶性光引发剂的用量比为10ml∶0.025g。
9、黄酮类化合物作为各种中药和食品的主要成分，来源广泛且具备各种有益的生物功能，通过ph调节的自组装技术将其制备成具有均一粒径和优秀水溶性的黄酮基纳米颗粒，从而改善黄酮类化合物的水溶性。这种纳米颗粒在打印波长下具备良好吸收能力，能够发挥光吸收剂的作用；同时，其保留了黄酮类化合物共有的自由基清除能力，能够通过清除多余的链自由基，进一步提升打印精度；此外，黄酮类化合物是各种中药以及保健食品中的无害成分，以其制备的纳米粒子同样具备良好细胞相容性，能够维持细胞的存活，这有利于其在生物打印中的应用，解决了大部分光吸收剂具有细胞毒性的问题。
10、本发明还提出了一种所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂的制备方法，包括以下步骤：
11、将黄酮纳米颗粒溶液与缓冲溶液混合稀释，之后加入水溶性光引发剂，混合后得到所述基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂。
12、进一步地，所述黄酮纳米颗粒溶液与缓冲溶液混合稀释至浓度为0.001-1.0g/ml。
13、本发明还提出了所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂在制备光固化支架材料中的应用，将所述基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂与水溶性光固化树脂混合制成光敏墨水溶液，将所述光敏墨水溶液利用光固化定型得到光固化支架材料。
14、更进一步地，所述水溶性光固化树脂包括pegda、gelma、f127da、hama、algma、silma、plma、gelnb和hanb中至少一种或几种的任意比例混合物。
15、进一步地，所述光固化定型的方法包括紫外光固化、光固化原位3d打印、sla 3d打印、dlp 3d打印和双光子光刻3d打印。
16、更进一步地，所述光固化定型的方法采用紫外光固化时，将得到的光敏墨水溶液加入模具中，通过照射光强度和照射时间、照射角度等参数来调控凝胶化程度，脱模后制得所需形状的光固化支架材料。
17、更进一步地，所述光固化定型的方法采用光固化原位3d打印时，将得到的光敏墨水溶液装入料筒中，将料筒安装在3d打印机上，通过调节料筒的三维(x、y、z轴)移动轨迹、料筒推进活塞速度、针头粗细、接收棒转速和横向移动速度、照射光强度和照射时间等参数来调控挤出凝胶直径和凝胶化程度。从而制得所需形状的光固化支架材料。
18、更进一步地，所述光固化定型的方法采用sla 3d打印或dlp 3d打印时，将得到的光敏墨水溶液装入料槽中，将沉积平台安装在3d打印机上，通过调节切片层高、单层照射光强度和照射时间、剥离速度和刮样速度等参数使凝胶成型良好，从而制得所需形状的光固化支架材料。
19、更进一步地，所述光固化定型的方法采用双光子光刻3d打印时，将得到的光敏墨水溶液装入料槽中，将沉积平台安装在3d打印机上，通过调节激光功率、激光焦点偏移速度和校准平台水平位置等参数使凝胶在指定位置精确成型，从而制得所需形状的光固化支架材料。
20、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
21、(1)本发明基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂由黄酮类化合物衍生而来，保持了其有利的理化性质，通过分子间自组装极大地改善了黄酮类化合物的水溶性，拓展了黄酮类化合物在水相体系中的应用空间。
22、(2)本发明基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂与食用色素光吸收剂相比，在具有类似的光吸收能力的同时，对光线能量的耗散作用更弱，因此提升了光反应的能量利用效率，加快了打印速度；同时，具备传统光吸收剂不具备的自由基清除能力，能够通过与链自由基进行反应阻断恶性的聚合反应，进一步提升打印精度。
23、(3)利用本发明基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂制备的光固化支架材料与使用传统光吸收剂制备的相比，由于黄酮类纳米颗粒的加入，改善了光固化支架材料的生物相容性；此外，能够通过释放黄酮，发挥其有利的生理功能，比如抗炎、抗氧化、抗凋亡和调节线粒体能量代谢，进一步改善修复效果。
24、(4)本发明制备技术可控性强，可使用多种加工制造方法得到所需结构与所需生物化学性质的支架材料，适用于定制化尺寸与形貌的修复材料的制备。
1.一种基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂，其特征在于，原料包括黄酮纳米颗粒溶液，所述黄酮纳米颗粒溶液制备过程所用黄酮类化合物包括芦丁、芸香叶苷、表没食子儿茶素没食子酸酯、芹菜素、染料木素、橙皮素、槲皮素、大豆苷元和柚皮素中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂，其特征在于，所述黄酮纳米颗粒溶液的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂，其特征在于，所述黄酮类化合物与所述缓冲溶液的用量比为(0.025-0.3)g∶3ml。
4.根据权利要求2所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂，其特征在于，调节ph至7-9。
5.根据权利要求1所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂，其特征在于，原料还包括水溶性光引发剂，所述黄酮纳米颗粒溶液和水溶性光引发剂的用量比为10ml∶0.025g。
6.一种权利要求1-5任一项所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂的制备方法，其特征在于，所述黄酮纳米颗粒溶液与缓冲溶液混合稀释至浓度为0.001-1.0g/ml。
8.如权利要求1-5任一项所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂在制备光固化支架材料中的应用，其特征在于，将所述基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂与水溶性光固化树脂混合制成光敏墨水溶液，将所述光敏墨水溶液利用光固化定型得到光固化支架材料。
9.根据权利要求8所述的基于黄酮纳米颗粒的三维打印阻光剂在光固化3d打印中的应用，其特征在于，所述光固化定型的方法包括紫外光固化、光固化原位3d打印、sla 3d打印、dlp 3d打印和双光子光刻3d打印。
