[發明專利]一種明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201710101267.3
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN107041969A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 李花瓊;李培勛;王瑩瑩
• 申請（專利權）人: 溫州優墨生物科技有限公司
• 主分類號: A61L27/22
• 分類號: A61L27/22;A61L27/52;A61L27/56;A61L27/58;C08F289/00;C08F220/06;C12N5/071
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙)33237
• 代理人: 王堅強

技術領域

本發明具體涉及生物材料技術領域，具體涉及一種明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架及其制備方法與應用。

背景技術

人工合成的三維支架根據細胞外基質成分、機械性能和幾何特征模仿靶組織，促進體內細胞基質和細胞間的相互作用。它們備受追捧，因為相比于二維基底，在這些三維支架進行的細胞研究提供了細胞形態和功能相關的生理信息。然而，體內的細胞外基質主要以蛋白質為基礎、高度多孔、高度有序、有微觀結構特征。盡管三維打印、微流體方法和靜電紡絲有最新進展，對純蛋白質為基礎、具有均勻孔隙連通性、合適機械性能、用于組織工程的三維支架，它仍然是一個挑戰，由于反蛋白石結構支架有規則的孔隙大小和孔隙之間高度互連這些獨特的結構特征，反蛋白石結構支架已被用于三維結構從光學到能量儲存的各種應用，Kotov團隊證明了倒膠狀晶體(ICC)水凝膠呈現出反蛋白石結構，因為其細胞和細胞外基質有良好的相互作用，可能有助于三維細胞培養。倒置膠體晶體(ICC)支架是有希望的3D系統之一，擁有統一的孔，六角形排列和互連，且孔的尺寸是可控的，并且ICC結構具有良好的擴散性以輸送營養物和氧。該結構通常由基材和犧牲膠體晶體制成。

大部分倒膠狀晶體由不可生物降解的合成聚合物構成，如聚丙烯酰胺，聚(乙二醇)，聚(甲基丙烯酸甲酯)，限制了它們的生物醫學應用。

現有已經報道了天然天然聚合物的一些ICC系統，例如藻酸鹽，殼多糖，殼聚糖，包括它們的復合物。由于這些天然材料在水溶液中具有高粘度，因此在低于5％下制備基礎材料溶液。另外，大多數系統使用離子或化學交聯劑(氯化鈣，京尼平等)進行交聯，這需要更長的處理時間()，并且可能導致樣品上的不均勻交聯，導致具有低結構穩定性和低有序結構的ICC支架。

甲基丙烯酰胺明膠(GelMA)可以保持明膠的一些生物活性，例如細胞附著和酶降解，并且可以提供可定制的機械性能，其已經廣泛用于許多生物應用。

發明內容

為了解決現有技術的缺陷及不足。本發明提供了一種明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架及其制備方法與應用。

本發明采用的技術解決方案是：一種明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架，所述的明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架采用甲基丙烯酰胺明膠(GelMA)制成，所述的甲基丙烯酰胺明膠制成的明膠基倒膠狀晶體水凝膠具有反蛋白石結構。

所述的明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架采用質量濃度為高于20w/v％甲基丙烯酰胺明膠制成。

所述的明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架采用甲基丙烯酰胺明膠取代度為52-98％。

所述的明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架采用取代度為52％或76％的甲基丙烯酰胺明膠的質量濃度為高于30w/v％，所述的明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架采用取代度為98％的甲基丙烯酰胺明膠的質量濃度為高于20w/v％。

一種明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備甲基丙烯酰胺明膠；

(2)制備明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架：將震蕩兩晚直徑為138±2.0μm的聚苯乙烯珠在聚丙烯模具中的乙醇溶液中自組裝，并在134℃下退火6小時獲得晶格，將具有不同取代度的GelMA樣品在50℃下在蒸餾水中溶解，通過在40℃下以15,000rpm離心10分鐘，將含有1％I2959光引發劑的GelMA溶液浸泡到晶格中，GelMA滲透的晶格通過紫外光固化10分鐘，然后在四氫呋喃中除去晶格，得到明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架。

所述的步驟(1)中甲基丙烯酰胺明膠的制備包括以下步驟：將A型明膠溶解在緩沖液中，調節pH值至9，隨后將94％的甲基丙烯酸酐在500轉/分的磁力攪拌下被添加到溶液中，反應進行3h，然后pH調整到7.4停止反應，經過濾、透析、凍干后的樣品存放在-20℃待用。

所述的步驟(1)中A型明膠和甲基丙烯酸酐的加入量為每10gA型明膠加入1ml甲基丙烯酸酐。

所述的緩沖液為磷酸鹽緩沖鹽水和碳酸鹽和碳酸氫鹽緩沖液配制而成。

所述的緩沖液質量濃度為10-25w/v％。

一種明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架在用于制備組織工程材料上的應用。

一種明膠基倒膠狀晶體水凝膠三維支架在用于作為藥物篩選材料上的應用。