[發明專利]一種水凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810084954.3
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108164656A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 夏永清;吳寒;唐大超;王生杰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F220/54;C08F220/58;C08F2/44;C08K3/04;C12N5/00;C12N5/09
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 高洋

本發明涉及一種水凝膠及其制備方法和應用，其中水凝膠為圖案化溫敏性水凝膠，包括以下質量份數的原料組分：10～50份的N?異丙基丙烯酰胺類單體、0.01～0.2份的氧化石墨烯和5～30份的交聯劑。所述的水凝膠用于細胞培養，收集細胞層，進一步可用于構建三維腫瘤模型。本發明提供的水凝膠合理配伍各原料組分，具有優異的溫敏性能，通過合理配伍的氧化石墨烯濃度，使水凝膠在細胞培養溫度下，呈現疏水性，促進細胞在其表面黏附增殖；在室溫條件下，水凝膠由疏水轉變為親水，能夠在短時間內收集到脫附的細胞層，利用得到的細胞層進一步培養成具有三維結構的細胞球，既可以用于腫瘤模型研究，也可作為篩選抗腫瘤藥物的細胞模型。

技術領域

本發明屬于細胞培養技術領域，尤其涉及一種水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

人類組織器官的功能的損害及喪失，都可以導致疾病和死亡。美國有資料顯示，每年都有超過百萬的人患有組織器官功能損害或喪失的疾病。我國是全世界人口最多的國家，同時也是患有組織器官功能損害或喪失疾病最多的國家。

理想的組織工程是將機體正常組織細胞吸附在支架上進行體外培養，而這種支架可以被機體吸收，當達到一定程度，把細胞-支架植入機體病變部位，隨著支架被機體慢慢吸收，上面的細胞也就慢慢形成了相應的組織，從而達到修復的目的。然而，支架材料還存在很多問題需要探索和解決。細胞片層技術是應用細胞片層進行組織重建，比如將片層直接植入受區位點，或通過異型和同型細胞片層的疊加，構建細胞片層后植入受區位點通過細胞層技術已經在體外構建出了心肌組織，角膜組織，膀胱上皮組織，軟骨組織等。與傳統組織工程方法相比，這些應用細胞層技術構建的三維組織更接近于人體正常組織。

常規的細胞培養是以TCPS培養板為載體的，培養后用胰酶使細胞外基質降解，從而使培養細胞脫附，但是胰酶會損壞細胞外基質，破壞細胞間連接，影響細胞的生物活性。利用聚N-異丙基丙烯酰胺(pNIPAm)在水溶液中的溫度響應性可以獲得完整無損傷細胞片：pNIPAm在細胞培養溫度下呈疏水性，適合細胞貼附增殖；當溫度降低到低臨界溶液溫度以下時，pNIPAm發生疏水-親水轉變，細胞自動從其表面分離，從而獲得完整的細胞層。

目前，細胞層收集的主要方法是將N-異丙基丙烯酰胺通過電子輻射、等離子體處理或紫外照射等手段將其線性聚合物固定在基底上。但基底接枝線性pNIPAm的方法對pNIPAm的厚度有嚴格要求，太低，黏附的細胞降溫不能脫附；太高，細胞不能黏附。為了得到適宜的pNIPAm厚度，通常需要特殊的儀器或復雜的化學聚合手段，這在主流生物實驗室中難以實現。

水凝膠是一種含水但不溶于水的聚合物，相對于接枝線性聚合物，水凝膠的制備方法簡單易行。但細胞在pNIPAm水凝膠表面的黏附能并不理想，為了改善細胞在pNIPAm水凝膠表面的黏附增殖性能，鋰藻土、殼聚糖、明膠、多壁碳納米管等材料用于改性pNIPAm水凝膠，但制備的凝膠柔韌性差、響應速率慢。

發明內容

本發明針對上述的技術問題，提出一種水凝膠及其制備方法和應用。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種水凝膠，包括以下質量份數的原料組分：10～50份的N-異丙基丙烯酰胺類單體、0.01～0.2份的氧化石墨烯和5～30份的交聯劑。

作為優選：所述交聯劑為聚乙二醇類交聯劑。

作為優選：還包括以下質量份數的原料組分：0.1～10份的引發劑和0.5～5份的催化劑。

作為優選：所述N-異丙基丙烯酰胺類單體為N-異丙基丙烯酰胺、2-羥基異丙基丙烯酰胺或N,N-二乙基丙烯酰胺；

所述交聯劑為聚乙二醇雙丙烯酸酯或聚乙二醇雙甲基丙烯酸酯；

所述引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀；

所述催化劑為亞硫酸鈉或N,N,N’,N’-四甲基乙二胺。