生物打印皮肤支架、仿生骨支架、角膜支架、软骨支架及血管支架性能表征数据

采集方案：
a.皮肤支架
皮肤支架构建方法如前所述，其性能表征方法如下，通过记录浸没在PBS缓冲液中不同时间的水凝胶的干重，然后计算质量损失来测试杂化水凝胶墨水的体外降解行为。固化的水凝胶用含有1U/mL胶原酶和5.1U/mL透明质酸酶的无菌PBS缓冲液处理，模拟明胶和透明质酸在体内的酶促降解。制备水凝胶样品（300μL）并置于37°C的1mL酶溶液（每24小时刷新一次）中。取出水凝胶并按预定的时间间隔冻干。初始和降解水凝胶的干重分别记录为Wo和Wt.通过使用方程1计算质量损失来确定降解行为：

随后，使用电子万能试验机以每分钟2毫米的速度进行水凝胶压缩测试，配备一个力为30N的传感器。制备直径为8mm、高度为5mm的水凝胶圆柱体。记录压缩力和应变，计算压缩强度、断裂应变和压缩模量。
b.仿生骨支架
仿生骨支架构建方法如前所述，其性能表征方法如下，形态表征和孔隙率测量：将复合支架印刷成圆柱体（直径5毫米，高度3毫米）进行物理表征。安装样品并镀金以进行可视化。多孔支架的扫描电镜（SEM）图像是用场发射扫描电镜在5kV下以50×、100×、350×、500×、1000×、3000×和5000×的放大倍数捕获的。流变学测试：使用直径为25mm的流变仪对2%、5%和8%的MeHA进行流变学测量。对室温下0.01至100/s范围内的生物油墨的剪切速率和剪切粘度数据进行了评估。打印复合支架力学性能的测量：对3D打印多孔PCLMeHA和PCL（β-TCP）支架（尺寸0.5×0.5×0.5cm）的力学测量进行了评估。PCLMeHA支架打印：股距：1mm；PCL股线厚度：0.3mm；MeHA股线厚度：0.25mm。PCL（β-TCP）支架打印：股距2mm；PCL（β-TCP）股线厚度：0.3mm。压缩速度设定为1mm/min。极限应力直接从应力-应变曲线获得。通过应力-应变曲线计算支架的弹性模量和刚度。每次测试至少使用八个样本。
c.角膜支架
角膜支架构建方法如前所述，其性能表征方法如下，将PNG生物墨水打印成10×50×0.5mm的条带进行拉伸试验，φ5×5mm的列进行压缩试验。所有机械测试均使用Instron拉伸和压缩测试仪（INSTRONLEGEND2344）（n=3）在DPBS中达到溶胀平衡后在室温下进行。延伸速率控制在最小50mm−1用于拉伸试验和最小10mm的横梁速度−1用于压缩测试。杨氏模量或压缩模量分别计算为拉伸试验或压缩试验的应力-应变曲线中线性区域的梯度。极限拉伸强度或压缩强度计算为拉伸或压缩试验失效前测得的最高应力。使用分别装满葡萄糖溶液和MQ水的自改性双室装置测定PNG薄膜的葡萄糖通透性，并用血糖仪测量。将PNG生物墨水打印成φ10×1mm片剂进行溶胀测试。
将PNG片剂分别浸入37°C的无菌DPBS中6周，并以不同的时间间隔（0、2、4、6、24、48、72、168、504、1008小时）取出，以测量质量（n=6）。取出1ml溶液，每天用1ml溶液刷新，前4天，随后每隔一天更新一次，直到6周。初始和降解水凝胶的干重分别记录为Wo和Wt.通过使用方程1计算质量损失来确定降解行为：
d.软骨支架
通过将PNAGA水凝胶填充到挤出的3D打印GMP-PNASC水凝胶骨架中来制备GMP-PNASC/PNAGA水凝胶构建体。具体来说，制备过程包括以下步骤：a）挤出打印具有设计良好的形状和结构特征（例如填充距离）的GMP-PNASC高模量水凝胶结构。b）将上述3D打印构建体浸泡在浓度为10%BP的甲醇溶液中5分钟，然后用乙醇洗涤并在室温下干燥。c）将处理过的构建体和30wt%NAGA单体溶液（含有光引发剂Irgacure1173）加入模具中，进行紫外线照射60分钟以引发NAGA单体的聚合。d）将样品从模具中取出并浸泡在PBS中直至达到溶胀平衡状态，以获得GMP-PNASC/PNAGA水凝胶构建体。制备了半月板支架内部和外围区域具有相似结构特征的GMP-PNASC/PNAGA水凝胶样品，以测量支架在不同区域的力学性能。具体来说，首先构建填充距离为0.5mm和2mm的GMP-PNASC骨架，然后浇注浓度为30wt%的PNAGA水凝胶，分别模拟弯月面支架的外围和内部。为了表征拉伸性能，构建了GMP-PNASC/PNAGA水凝胶矩形样品，并以50mm/min的拉伸速率进行单轴拉伸试验。为了测量压缩性能，制作了GMP-PNASC/PNAGA水凝胶圆柱体样品，并以10mm/min的压缩速率进行无侧限压缩试验。此外，还通过上述方法测量了GMP-PNASC/PNAGA水凝胶矩形样品的缝合电阻（GMP-PNASC的填充距离：0.5mm）。
e.血管支架
血管支架构建方法如前所述，其性能表征方法如下，使用配备35mm平行板和帕尔贴温度控制装置的流变仪（HAKKEMASEШ，德国）应变控制流变仪对CNG100-Y（Y=5：5、7：3、9：1）水凝胶进行动态流变测试。通过在室温下应用0.1至100S-1的剪切速率来评估油墨的剪切粘度行为和剪切应力。频率扫描测试：以0.1至20Hz的角速度进行动态频率扫描，σ=20Pa，T=25ºC。所有流变测量一式三份进行。在频率为1Hz、温度T=25°C、应力范围1至1000Pa下获得应力扫描谱。对于循环交变剪切应变扫描试验，在T=25ºC，f=1Hz的情况下，剪切应变由应变=1%（100s）依次变为应变=100%、200%、300%（100s），循环重复3次，然后在1%应变作用下测试100s。测试的每个阶段结束后，立即切换到下一阶段，无保留。每个水凝胶样品至少测试了三个有效样品。使用机电测试仪在水凝胶微管在去离子水中达到溶胀平衡后，在室温下进行机械测试。对于拉伸试验，制备了长度为100cm的CNG5-Y微管，横梁速度设置为50mm/min。以相同长度为5cm的大鼠腹主动脉和食管为对照样本（n=5），动物实验的所有程序均经中国科学院深圳先进技术研究院动物护理委员会批准。微管的杨氏模量（n=5）计算为应力-应变曲线中线性区域的梯度。微管样品的极限抗拉强度（n=5）计算为失效前每个样品的最高测量应力。使用带水浴的拉伸-压缩测试仪，以3mm/min的应变速率和20%的恒定拉伸变形率进行200次循环。将CNG水凝胶微管样品（L=1.5cm，n=3）置于室温水浴中进行测量，以避免水凝胶总水分蒸发的影响。爆破压力测试是根据ASISO7198-2003进行的。设计了一个用于固定微管的平台。将长度为4cm的微管开槽到安装端（n=5）。末端用6-0丝缝合线密封到上。测试前，将整个平台在37°C的PBS中孵育，以使微管达到溶胀平衡。将加压空气引入系统中，以10mmHg/s的速率增加压力，直到微管破裂。在微管破裂的此时记录爆破压（mmHg）。
f.依据GB/T16886.5-2017《医疗器械生物学评价-第5部分：体外细胞毒性试验》。将L-929细胞培养在含10%胎牛血清和抗生素（青霉素100IU/mL，链霉素100μg/mL）的MEM培养液中，置于37℃，5%CO2培养箱中培养。用0.25%胰酶（含EDTA）消化细胞制备成单细胞悬液，细胞悬液离心（1000rpm，5min），然后将细胞重新分散于培养基中，调整细胞密度为1×105个/mL的细胞悬液；接种上述细胞悬液到1个96孔培养板中，每孔100μL，置于培养箱中（5%CO2，37℃）培养24h，至形成半汇合单层，吸出原来的培养液，分别加入100μL不同浓度的试验样品浸提液、空白对照液、阳性对照（100%）和阴性对照液（100%），37℃、5%CO2培养24h。每组做6个平行；浸提液与细胞接触培养24h后，显微镜下观察细胞形态。相对空白对照组，阳性对照组细胞形态异常无光泽；阴性对照组细胞形态完整，贴壁紧密；样品组细胞不超过20%的细胞呈圆缩、疏松贴壁、无胞浆内颗粒或显示形态学方面的变化，偶见细胞溶解，仅观察到轻微的细胞生长抑制现象，无明显细胞毒性反应。弃去培养板孔中的培养液，每孔中加入50µL质量浓度为1mg/mLMTT培养基溶液。继续培养2h后，弃去孔内MTT培养基溶液，每孔分别加入l00µL异丙醇，平置于振荡器上振荡10min,使孔内溶液颜色均匀，在酶标仪570nm波长下测定吸光度OD值，计算细胞存活率。
g.依据GB/T16886.4-2022《医疗器械生物学评价-第4部分：与血液相互作用试验选择》。采用直接接触法进行试验。试验组、空白对照组、阴性对照组和阳性对照组的无菌离心管每组准备3只。取浓度在10mg/mL土1mg/mL范围内的稀释血1mL，分别加入上述准备好的无菌离心管中，混合均匀，盖好盖子后，放入37°C恒温培养振荡器中3h,期间每隔30min颠倒翻转一下离心管以保证材料与红细胞充分接触。将离心管从37°C恒温培养振荡器中取出，于800g条件下离心15min。小心吸取各管离心后的上清液1mL，分别加入1mLHiCN试剂混匀，放置5min，以HiCN试剂为空白，测定吸光度值。酶标仪(Tecan;InfiniteF200Pro)检测540nm波长处吸光度。设备情况：力学试验机（凯尔测控；IBTC-300SL）；阿贝折射计(WYA-2W,LumsailIndustrial)；拉伸和压缩测试仪（Instron；6800）；激光共聚焦显微镜（Leica；STELLARIS5）；酶标仪(Tecan;InfiniteF200Pro)。数据大小：100MB。

搜集汇总

背景与挑战

背景概述

该数据集提供了生物打印皮肤支架、仿生骨支架、角膜支架、软骨支架及血管支架的性能表征数据，涵盖降解行为、力学性能、形态表征和生物相容性等多方面测试结果。数据来源于国家重点研发计划项目，由中国科学院深圳先进技术研究院创建，包括实验方法、设备信息和原始数据文件。