[發明專利]水凝膠，特別是PEG水凝膠的電化學方法設計的用于增強細胞滲透的表面

有效

• 申請號: 201480065036.6
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN105764540B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 文森特·米勒雷;本杰明·R·西莫納;亞諾什·沃勒什;馬丁·埃爾巴
• 申請（專利權）人: 蘇黎世大學;蘇黎世聯邦理工學院
• 主分類號: A61L27/38
• 分類號: A61L27/38;A61L27/22;A61L27/20;A61L27/18;A61L27/52;C25B3/29;C25B3/07;C25B3/05;C25B3/09;C25B9/30;C08J3/075;C08G65/02;C08G65/04;C08G65/06
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王暉;李丙林

本發明涉及一種由至少一種聚合物形成的聚合物結構(1)，其中，所述結構(1)包括容積體(2)和表面(3)，其中，所述聚合物包括通過連接鍵連接的多條聚合物鏈，所述聚合物結構的特征在于連接密度，其中所述連接密度從所述聚合物結構(1)的表面(3)到容積體(2)增大，特別是單調增大。

技術領域

本發明涉及聚合物結構、用于產生這種結構的方法、裝置(特別是用于接收這種結構的裝置)以及其他方面。

技術背景

在過去的幾十年中，大量開發了用于模仿天然細胞質基質(ECM)的天然的和合成的水凝膠[1]。獨立控制水凝膠的物理和化學性質的能力使得這些細胞培養平臺能夠支持各種各樣的細胞類型和組織的生長和分化[2]。通過在空間上控制生物活性分子的引入，能夠提出復雜多相的人體組織結構，從而創建更好的組織仿造物[3]、[4]、[4c]。由于試劑孵育時間長以及大量清洗步驟，生產這種構圖凝膠可能持續多達數天[3-4]。在此期間，在可溶的生物活性分子(用于產生圖案)與水凝膠中培養的細胞之間可能發生不希望的相互作用，可能以不受控的方式影響它們。

一種克服這些程序中不受控且不希望的細胞改變的策略是在支架建造和構圖之后接種細胞。然而，在水凝膠表面接種的細胞不會(或非常弱地)侵入基質[3、5]。這種現象也發生在被優化成允許嵌入式細胞的水凝膠上，表明表面邊界代表細胞侵入本體的屏障。目前增強細胞滲透的策略主要在于通過各種技術引入大孔來改變水凝膠的本體性質[5-6]。

發明內容

基于上述內容，因此，本發明的根本問題是提供一種改進的聚合物結構，特別是在不影響本體性質的情況下特別地增強細胞滲透的水凝膠。

具有權利要求1的特征的聚合物結構解決了這個問題。本發明的實施方式在從屬權利要求中進行了闡述和/或在下面進行了描述。

根據權利要求1，公開了一種聚合物結構，該聚合物結構包含至少一種聚合物，其中所述結構具有容積體和界定所述容積體的表面(例如，至少在所述容積體的一側界定該容積體)，并且其中所述聚合物包含多條通過連接鍵連接的聚合物鏈，所述聚合物結構的特征在于連接密度，其中所述連接密度(即，所述連接鍵的密度，為每體積的連接鍵的數量)從所述聚合物結構的表面到/朝著所述容積體(或本體)增大，特別是單調增大，更特別是嚴格單調增大，并且特別是連續增大，使得形成/存在連接密度梯度(所述梯度的方向可以與所述表面垂直)。因此，連接密度特別是不形成為臺階，而是在離表面的一定距離內從最小值逐漸增大到最大值，該距離為至少1μm長，特別是至少100μm長，特別是至少150μm長，特別是至少200μm長，特別是至少250μm長。根據一種實施方式，增大的連接密度的功能形式/過程可以是指數型、s形或線性之一。也可以是其他形式。由于連接密度在表面為零并且朝著本體(容積體)增大，聚合物結構具有軟表面和朝著本體增大的硬度。

特別地，連接鍵或連接反應特指化學連接，特別是經由在兩個化學化合物之間形成共價鍵的化學連接，所述兩個化合物特別是包含之間建立連接并且特別是共價鍵的第一構成部分(屬于第一化合物)和第二構成部分(屬于第二化合物)的第一化合物和第二化合物(例如，聚合物鏈)。

特別地，所述表面是作為自由表面的外表面(例如，朝向外的表面)(即，不與可以設置聚合物結構的容器的壁接觸，見下文)。

有利地，聚合物(特別是水凝膠)表面的這種(例如，用電化學方法)設計的梯度允許細胞自發地滲透到聚合物/水凝膠中，而接種在常規聚合的凝膠上的細胞形成二維細胞片。尤其是在增材制造領域，為了避免在組裝的元件之間形成物理屏障，控制凝膠邊界至關重要。

根據本發明的所述聚合物結構的實施方式，連接密度在表面為0％(即，表面沒有連接鍵)并且在容積體(其也指本體)中達到最大連接密度(與本體的連接密度對應，因此稱為本體密度)，其中特別是連接密度在離表面1μm至1000μm的距離處達到所述最大值。根據一種實施方式，所述距離優選在50μm至150μm之間。