一种类软组织弹性水凝胶及其水凝胶组织器官模型的制备方法和应用

1.本发明涉及水凝胶基组织器官模型制造技术领域，特别涉及一种类软组织弹性水凝胶及其组织器官模型的制备方法和应用。


背景技术：

2.人体组织器官模型是医生用于术前模拟和医学教学的重要手段。例如，在临床诊断中医生进行介入手术时(心血管和肿瘤介入治疗)，需要事先了解血管和组织器官的大小、病变组织的位置及其空间关系，从而做好充分的手术方案和预案，评估手术可能的风险和采取措施来应对潜在的风险。此外，在机器人手术培训过程中也需要人工组织器官模型开展模拟试验。相比于传统的活体组织器官，人造人体组织器官模型在低成本、伦理道德、便携性等方面的显著优势。
3.目前，构建人造人体组织器官模型的基材主要为光敏树脂和聚乳酸等硬质材料以及弹性硅胶和聚氨酯弹性体等软质材料，这些材料的强度高、刚度大，并不适合于软组织器官的构建，并且这些材料的手术器械力学反馈与天然软组织器官不一致，限制其在手术操作模拟中的应用。此外，目前绝大多数组织器官模型主要通过模板浇筑法制备得到。然而，通过模具工艺制造的组织器官模型不能构筑具有复杂血管通道和异质结构的组织器官模型，这极大地限制了人体组织器官模型的功能和应用。
4.水凝胶作为软材料的典型代表之一，具有与生物软组织类似的结构以及较高含水量的优势，在生物医学等领域具有广泛的应用前景。然而，传统水凝胶由于组分单一、制造困难以及无后处理等原因，导致所获得水凝胶机械性能较差，无法模拟人体软组织的力学行为。而弹性水凝胶因其具有独特的粘弹性，在软体组织器官模型制造方面具有更大潜力，更能满足其对材料力学性能的需求。除此之外，弹性水凝胶的软质性更加接近活体器官，使其具有接近器官的触感和优异的耐久性。然而，截至目前仍然缺乏有效的方法来调控弹性水凝胶的力学性能，从而匹配各种天然软组织。此外，弹性水凝胶的力学性能较差，难以直接构筑具有血管通道和异质结构的组织器官模型，是目前人工水凝胶组织器官模型构筑领域的最大挑战。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种类软组织弹性水凝胶及其组织器官模型的制备方法和应用，本发明提供的类软组织弹性水凝胶具有良好的弹性、强度和韧性，能够模拟人体软组织的力学行为。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种类软组织弹性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
8.将丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体、水溶性光引发剂、交联剂、光吸收剂与水混合，得到水凝胶光固化墨水溶液；
9.对所述水凝胶光固化墨水溶液进行光固化，得到光固化水凝胶前驱体；
10.将所述光固化水凝胶前驱体浸泡于锆盐溶液中，进行金属配位反应，得到金属配位增强的光固化水凝胶前驱体；
11.将所述金属配位增强的光固化水凝胶前驱体浸泡于水中，进行离子平衡，得到类软组织弹性水凝胶。
12.优选的，所述含负电子基团的不饱和双键单体为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酸、丙烯酸和乙烯基磺酸或磺酸钠中的一种或几种；
13.所述水溶性光引发剂为苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、偶氮二异丁脒盐酸盐、α-酮戊二酸、2-羟基-2-甲基苯丙酮和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的一种或几种；
14.所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺和/或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯中的一种；
15.所述光吸收剂为柠檬黄。
16.优选的，所述丙烯酰胺单体与含负电子基团的不饱和双键单体的摩尔比为1:0.05～0.25；
17.所述水溶性光引发剂的添加量为丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体总质量的3～5
‰
；
18.所述交联剂的添加量为丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体总摩尔量的0.05～0.25％；
19.所述光吸收剂的浓度为0.10～0.30g/l。
20.优选的，所述光固化所用光源的波长为365～405nm，强度为500～1000mw；所述光固化的时间为3～7min；
21.所述锆盐水溶液的浓度为0.05～0.25mol/l；所述金属配位反应的时间为3～7天；所述离子平衡的时间为3～7天。
22.本发明提供了上述制备方法制备得到的类软组织弹性水凝胶，所述类软组织弹性水凝胶包括丙烯酰胺单体与含负电子基团的不饱和双键单体形成的共价交联网络以及负电子基团与锆离子配位结合的离子交联网络。
23.本发明提供了上述类软组织弹性水凝胶在制备水凝胶组织器官模型中的应用。
24.优选的，所述组织器官为血管、心脏、肾脏、肝脏、肺、大脑、耳朵、鼻子和瓣膜中的一种或几种。
25.本发明提供了一种水凝胶组织器官模型的制备方法，包括以下步骤：
26.通过医学影像获取组织器官的图像数据，根据所述图像数据获得3d打印切片数据；
27.将丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体、水溶性光引发剂、交联剂、光吸收剂与水混合，得到水凝胶光固化墨水溶液；
28.根据所述3d打印切片数据对所述水凝胶光固化墨水溶液进行光固化3d打印，得到水凝胶组织器官模型前驱体；
29.将所述水凝胶组织器官模型前驱体浸泡于锆盐溶液中，进行金属配位反应，得到金属配位增强的水凝胶组织器官模型前驱体；
30.将所述金属配位增强的水凝胶组织器官模型前驱体浸泡于水中，进行离子平衡，
得到水凝胶组织器官模型。
31.优选的，所述光固化3d打印的参数包括：
32.光源波长为365～405nm；
33.单层曝光时间为10～20s；
34.单层切片层厚为0.05～0.1mm；
35.光源的光强为500～1000mw。
36.优选的，所述锆盐溶液浓度为0.05～0.25mol/l；
37.当所述水凝胶组织器官模型为心脏、肝脏、肾脏、大脑或肺时，所述金属配位反应的时间为5～10天；
38.当所述水凝胶组织器官模型为血管、耳朵、鼻子或瓣膜时，所述金属配位反应的时间为5～7天。
39.本发明提供了一种类软组织弹性水凝胶的制备方法，本发明利用丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体进行光固化，形成共价交联网络，所得光固化水凝胶带有负电子基团，负电子基团能够与锆离子进行配位反应，形成离子交联网络，因此本发明所得类软组织弹性水凝胶具有双网络结构，其具有良好的强度。同时，本发明使用锆离子作为配位金属，在配位过程中不会形成表面强度高、内部强度弱的梯度结构或皮肤层，其配位形成的水凝胶弹性、韧性均较好，与铁离子、铝离子等金属配位形成的水凝胶相比，可以更好的与软体组织性能匹配，能够模拟人体软组织的力学行为。
40.本发明提供了一种水凝胶组织器官模型的制备方法，本发明通过医学影像获取组织器官的图像数据，根据所述图像数据获得3d打印切片数据，并按照所述3d打印切片数据，以水凝胶前驱体溶液作为墨水进行光固化3d打印，得到水凝胶组织器官模型前驱体；将所述水凝胶组织器官模型前驱体依次浸泡于锆盐水溶液和水中，得到水凝胶组织器官模型。本发明能够实现弹性水凝胶的可定制化制备，可以构筑各种机械性质与天然软组织相匹配的组织器官模型，包括心脏、脏脏、肺、肾脏、大脑以及瓣膜等。本发明制备的水凝胶组织器官模型具有与人体内部器官近似的手术器械力学反馈、触感以及软质性和耐久性，适合于手术预演和教学演示，尤其是对于在手术中需要手术切除用具的手技练习和剪取操作；本发明采用光固化3d打印的方式，可以构筑精细结构，所得模型能够真实反映人体器官内部管道结构和模拟人体器官内各种流体流通情况，直观地展现出器官的真实状况，进而可有效地提高手术过程的预见性。
附图说明
41.图1为类软组织弹性水凝胶的制备流程图；
42.图2为水凝胶组织器官模型的制备流程图；
43.图3为实施例1所得类软组织弹性水凝胶的扫描电镜图；
44.图4为实施例1所得类软组织弹性水凝胶进行抗疲劳性测试结果；
45.图5为实施例2所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
46.图6为实施例2所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果；
47.图7为实施例3所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
48.图8为实施例3所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果；
49.图9为实施例4所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
50.图10为实施例4所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果；
51.图11为实施例5所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
52.图12为实施例5所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果；
53.图13为实施例6所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
54.图14为实施例6所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果；
55.图15为实施例7所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
56.图16为实施例7所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果；
57.图17为实施例8所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
58.图18为实施例8所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果；
59.图19为实施例9所得水凝胶组织器官模型的光学照片；
60.图20为实施例9所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果。
具体实施方式
61.本发明提供了一种类软组织弹性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
62.将丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体、水溶性光引发剂、交联剂、光吸收剂与水混合，得到水凝胶光固化墨水溶液；
63.对所述水凝胶光固化墨水溶液进行光固化，得到光固化水凝胶前驱体；
64.将所述光固化水凝胶前驱体浸泡于锆盐溶液中，进行金属配位反应，得到金属配位增强的光固化水凝胶前驱体；
65.将所述金属配位增强的光固化水凝胶前驱体浸泡于水中，进行离子平衡，得到类软组织弹性水凝胶。
66.本发明将丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体、水溶性光引发剂、交联剂、光吸收剂与水混合，得到水凝胶光固化墨水溶液。在本发明中，所述含负电子基团的不饱和双键单体中的负电子基团为羧酸基团、磺酸基团和硫酸酯基团中的一种或多种。在本发明中，所述含负电子基团的不饱和双键单体优选为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠、甲基丙烯酸、丙烯酸、乙烯基磺酸和磺酸钠中的一种或几种。
67.在本发明中，所述水溶性光引发剂优选为苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、偶氮二异丁脒盐酸盐、α-酮戊二酸、2-羟基-2-甲基苯丙酮和2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮中的一种或者几种。
68.在本发明中，所述交联剂优选为亚甲基双丙烯酰胺和/或聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。
69.在本发明中，所述光吸收剂优选为柠檬黄。
70.在本发明中，所述水凝胶光固化墨水溶液中总的单体摩尔浓度优选为2～4mol/l，更优选为3mol/l。
71.在本发明中，所述丙烯酰胺单体与含负电子基团的不饱和双键单体的摩尔比优选为1:0.05～0.25，更优选为1:0.1～0.2。
72.在本发明中，所述水溶性光引发剂的添加量优选为丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体总质量的3～5
‰
，更优选为4
‰
；所述交联剂的添加量优选为丙烯酰胺单
体、含负电子基团的不饱和双键单体总摩尔量的0.05～0.25％，更优选为0.1～0.2％。
73.在本发明中，所述光吸收剂在水凝胶光固化墨水溶液中的浓度优选为0.1～0.3g/l，更优选为0.2g/l。
74.本发明对所述混合的方式没有特殊的要求，使用本领域技术人员熟知的混合方式即可，具体的如搅拌混合。在本发明中，所述混合后，本发明优选对所得混合液进行除氧，所述除氧的方式优选为氮气除氧。
75.得到所述得到水凝胶光固化墨水溶液后，本发明对所述水凝胶光固化墨水溶液进行光固化，得到光固化水凝胶前驱体。在本发明中，所述光固化优选为紫外光固化。在本发明中，所述光固化所用光源的波长优选为365～405nm，更优选为380～400nm；强度优选为500～1000mw，更优选为600～800mw；所述光固化的时间优选为3～7min，更优选为4～6min。本发明通过所述光固化，使单体形成共价交联网络。
76.得到所述光固化水凝胶前驱体后，本发明将所述光固化水凝胶前驱体浸泡于锆盐溶液中，进行金属配位反应，得到金属配位增强的光固化水凝胶前驱体。在本发明中，所述锆盐优选为四氯化锆和/或氯氧化锆。在本发明中，所述锆盐水溶液的浓度优选为0.05～0.25mol/l，更优选为0.1～0.2mol/l。本发明对所述锆盐溶液的体积没有特殊的要求，能够浸没光固化水凝胶前驱体即可。
77.在本发明中，所述金属配位反应的温度优选为室温，时间优选为3～7天，更优选为4～6天。本发明通过所述金属配位反应，能够使锆离子与负电子基团发生离子配位，使水凝胶形成离子交联网络，同时赋予水凝胶良好的强度、弹性和韧性。
78.得到所述金属配位增强的光固化水凝胶前驱体后，本发明将所述金属配位增强的光固化水凝胶前驱体浸泡于水中，进行离子平衡，得到类软组织弹性水凝胶。在本发明中，所述水优选为去离子水。在本发明中，所述离子平衡的时间优选为3～7天，更优选为4～6天。本发明对所述水的体积没有特殊的要求，能够浸没所述金属配位增强的光固化水凝胶前驱体即可。
79.在本发明中，所述类软组织弹性水凝胶的制备流程图如图1所示。
80.本发明提供了上述制备方法制备得到的类软组织弹性水凝胶，所述类软组织弹性水凝胶包括丙烯酰胺单体与含负电子基团的不饱和双键单体形成的共价交联网络以及负电子基团与锆离子配位结合的离子交联网络。具体来讲，本发明利用两种单体交联形成的共价交联网络和金属配位后处理过程所形成的双网络水凝胶作为弹性水凝胶，并通过单体的摩尔比、单体浓度、金属离子浓度以及交联剂含量这些参数调控其力学性能，使其获得的弹性水凝胶具有与软体组织器官相匹配的力学性能，并且借助光固化快速成型技术可以构筑精细结构的优势，可以提供机械性质与各种天然软组织相匹配、且可个性化定制的软体组织器官模型，这有助于在医疗术前模拟、器官移植、手术切除方面进行广泛应用。
81.本发明提供了上述类软组织弹性水凝胶在制备组织器官模型的应用。在本发明中，所述组织器官优选为血管、心脏、肾脏、肝脏、肺、大脑、耳朵、鼻子和瓣膜中的一种或几种。
82.本发明提供了一种水凝胶组织器官模型的制备方法，包括以下步骤：
83.通过医学影像获取组织器官的图像数据，根据所述图像数据获得3d打印切片数据；
84.将丙烯酰胺单体、含负电子基团的不饱和双键单体、水溶性光引发剂、交联剂、光吸收剂与水混合，得到水凝胶光固化墨水溶液；
85.根据所述3d打印切片数据对所述水凝胶光固化墨水溶液进行光固化3d打印，得到水凝胶组织器官模型前驱体；
86.将所述水凝胶组织器官模型前驱体浸泡于锆盐溶液中，进行金属配位反应，得到金属配位增强的水凝胶组织器官模型前驱体；
87.将所述金属配位增强的水凝胶组织器官模型前驱体浸泡于水中，进行离子平衡，得到水凝胶组织器官模型。
88.本发明通过医学影像获取组织器官的图像数据，根据所述图像数据获得3d打印切片数据。在本发明中，所述获取组织器官模型的图像数据的方式优选为电子计算机断层摄影(ct)和/或磁共振成像(mri)。
89.在本发明中，根据所述图像数据获得3d打印切片数据的方式优选为：电子计算机断层摄影(ct)。
90.根据组织器官模型的图像数据利用软件materialise magics 24.0建立组织器官模型的三维数字模型，将所述三维数字模型利用软件materialise magics 24.0转化为可3d打印的stl文件，对所述stl文件进行切片，得到3d打印切片数据。
91.本发明按照上述制备方法制备水凝胶前驱体溶液，根据所述3d打印切片数据对所述水凝胶前驱体溶液进行光固化3d打印，得到水凝胶组织器官模型前驱体。在本发明中，所述光固化3d打印的参数包括：
92.光源波长优选为365～405nm，更优选为380～400nm；
93.单层曝光时间优选为10～20s，更优选为15s；
94.单层切片层厚优选为0.05～0.1mm，更优选为0.06～0.08mm；
95.光源的光强优选为500～1000mw，更优选为600～800mw。
96.得到所述水凝胶组织器官模型前驱体后，本发明将所述水凝胶组织器官模型前驱体依次浸泡于锆盐水溶液和水中，得到水凝胶组织器官模型。在本发明中，所述锆盐优选为四氯化锆和/或氯氧化锆。在本发明中，所述锆盐水溶液的浓度优选为0.05～0.25mol/l，更优选为0.1～0.2mol/l。本发明对所述锆盐溶液的体积没有特殊的要求，能够浸没水凝胶组织器官模型前驱体即可。
97.在本发明中，所述水凝胶组织器官模型前驱体浸泡于锆盐水溶液的时间优选为5～10天，更优选为6～8天；所述浸泡优选在室温下进行。
98.在本发明中，所述水凝胶组织器官模型前驱体浸泡于水中的时间优选根据组织器官模型种类而定，具体的，当所述组织器官模型为心脏、肝脏、肾脏、大脑或肺时，在水中的浸泡时间优选为7～10天；当所述组织器官模型为耳朵、鼻子或瓣膜时，在水中的浸泡时间优选为5～7天。
99.在本发明中，所述水凝胶组织器官模型的制备过程如图2所示。
100.下面结合实施例对本发明提供的类软组织弹性水凝胶及其水凝胶组织器官模型的制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
101.实施例1
102.将25.6g丙烯酰胺、8.3g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.17g苯基(2,4,6-三甲基苯
甲酰基)磷酸锂盐、0.09g亚甲基双丙烯酰胺、0.01g柠檬黄充分溶解到100ml的去离子水中，经得通氮气除氧后得到水凝胶前驱体溶液；对水凝胶前驱体溶液在500mw光强下光固化3min，得到光固化水凝胶；将所述光固化水凝胶浸泡于0.1mol/l的氯氧化锆盐溶液中5天，进行金属配位反应，得到金属配位增强的光固化水凝胶；最终将所述金属配位增强的光固化水凝胶浸泡于水中，进行离子平衡5天得到类软组织弹性水凝胶。
103.所得类软组织弹性水凝胶的扫描电镜图如图3所示。由图3可以看出，类软组织弹性水凝胶具有很好的三维网络结构。
104.对所得类软组织弹性水凝胶进行抗疲劳性测试，所得结果如图4所示。由图4可以看出，类软组织弹性水凝胶具有很好的抗疲劳性。
105.实施例2
106.将25.6g丙烯酰胺、8.3g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.17g苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、0.09g亚甲基双丙烯酰胺、0.01g柠檬黄充分溶解到100ml的去离子水中，经得通氮气除氧后得到可光固化打印的水凝胶墨水。
107.将所制的可光固化打印水凝胶墨水转移至光固化3d打印机料盒中，利用三维建模软件建立耳朵组织器官模型的stl文件，并导入3d打印机软件进行切片处理获得切片数据；在光源为405nm，单层切片层厚为0.1mm，单层曝光时间为15s，光源的光强为500mw，打印环境温度为室温的条件下，驱动光固化3d打印机用于耳朵组织模型的制造。
108.将光固化后的组织器官模型浸泡到0.10mol/l的氯氧化锆溶液中进行金属配位处理5天；将金属配位增强的光固化水凝胶在去离子水中平衡5天得到类软组织的弹性水凝胶器官模型，所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图5所示。
109.力学性能测试结果如图6所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为596
±
50％时，拉伸强度达到0.57
±
0.10mpa，弹性模量为73.8
±
2.3kpa，韧性为1.07
±
0.24mj/m3。
110.实施例3
111.与实施例2的区别为：加入19.2g丙烯酰胺、6.2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.13g苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、0.04g亚甲基双丙烯酰胺。
112.光固化3d打印步骤和参数以及组织模型后处理同实施例2。
113.所打印的软组织器官模型为鼻子。所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图7所示。
114.力学性能测试结果如图8所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为706
±
22％时，拉伸强度达到0.75
±
0.08mpa，弹性模量为87.7
±
4.8kpa，韧性为1.63
±
0.16mj/m3。
115.实施例4
116.与实施例3的区别为：将光固化后的组织器官模型浸泡到0.25mol/l的氯氧化锆溶液中。
117.光固化3d打印步骤和参数同实施例2。
118.所打印的软组织器官模型为肝脏。所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图9所示。
119.力学性能测试结果如图10所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为541
±
47％时，拉伸强度达到2.04
±
0.16mpa，弹性模量为184.7
±
14.5kpa，韧性为4.16
±
1.03mj/m3。
120.实施例5
121.与实施例2的区别为：加入16.0g丙烯酰胺、15.5g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.16g苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、0.04g亚甲基双丙烯酰胺。
122.光固化3d打印步骤和参数以及组织模型后处理同实施例2。
123.所打印的软组织器官模型为肾脏。所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图11所示。
124.力学性能测试结果如图12所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为848
±
50％时，拉伸强度达到2.0
±
0.3mpa，弹性模量为192
±
24kpa，韧性为6.2
±
0.3mj/m3。
125.实施例6
126.与实施例2的区别为：加入19.2g丙烯酰胺、6.2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.13g苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、0.12g亚甲基双丙烯酰胺。
127.光固化3d打印步骤和参数以及组织模型后处理同实施例2。
128.所打印的软组织器官模型为肺。所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图13所示。
129.力学性能测试结果如图14所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为362
±
25％时，拉伸强度达到0.31
±
0.03mpa，弹性模量为90.6
±
8.5kpa，韧性为0.42
±
0.01mj/m3。
130.实施例7
131.与实施例2的区别为：加入19.2g丙烯酰胺、6.2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.13g苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、0.07g亚甲基双丙烯酰胺。
132.光固化3d打印步骤和参数以及组织模型后处理同实施例2。
133.所打印的软组织器官模型为瓣膜。所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图15所示。
134.力学性能测试结果如图16所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为521
±
27％时，拉伸强度达到0.53
±
0.12mpa，弹性模量为69.3
±
2.5kpa，韧性为0.82
±
0.07mj/m3。
135.实施例8
136.与实施例2的区别为：加入18.1g丙烯酰胺、9.3g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、0.14g苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、0.04g亚甲基双丙烯酰胺。
137.光固化3d打印步骤和参数以及组织模型后处理同实施例2。
138.所打印的软组织器官模型为大脑。所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图17所示。
139.力学性能测试结果如图18所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为718
±
25％时，拉伸强度达到1.27
±
0.05mpa，弹性模量为103.6
±
6.8kpa，韧性为2.94
±
0.16mj/m3。
140.实施例9
141.与实施例2的区别为：加入25.6g丙烯酰胺、4.2g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、1.5g丙烯酸、0.16g苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、0.09g亚甲基双丙烯酰胺。
142.光固化3d打印步骤和参数以及组织模型后处理同实施例2。
143.所打印的软组织器官模型为心脏。所得水凝胶组织器官模型的光学照片如图19所示。
144.力学性能测试结果如图20所示，本发明类软组织弹性水凝胶在应变为926
±
28％时，拉伸强度达到3.15
±
0.27mpa，弹性模量为177.7
±
33.5kpa，韧性为9.37
±
0.71mj/m3。
145.对比例1
146.与实施例2的区别在于，省略在氯氧化锆溶液中浸泡的步骤。其余操作与实施例2相同。
147.所打印的软组织器官模型为鼻子。所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果表明应变为317
±
17％时，拉伸强度达到0.02
±
0.002mpa，弹性模量为12.5
±
0.8kpa，韧性为0.03
±
0.002mj/m3。
148.对比例2
149.与实施例2的区别在于，将氯氧化锆溶液替换为氯化铁溶液，其摩尔浓度不变。其余操作与实施例2相同。
150.所打印的软组织器官模型为鼻子。所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果表明应变为326
±
18％时，拉伸强度达到4.35
±
0.37mpa，弹性模量为1077.7
±
93.5kpa，韧性为13.37
±
0.79mj/m3。
151.对比例3
152.与实施例2的区别在于，将氯氧化锆溶液替换为氯化铝溶液，其摩尔浓度不变。其余操作与实施例2相同。
153.所打印的软组织器官模型为鼻子。所得水凝胶组织器官模型的力学性能测试结果表明应变为286
±
22％时，拉伸强度达到2.35
±
0.25mpa，弹性模量为1377.7
±
113.5kpa，韧性为10.37
±
0.39mj/m3。
154.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。