[發(fā)明專利]一種分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-04-27
• 公開（公告）號: CN111410766B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙遠(yuǎn)錦;邵長敏;王月桐
• 申請（專利權(quán)）人: 南京鼓樓醫(yī)院
• 主分類號: C08J9/26
• 分類號: C08J9/26;B01J19/00;B01L3/00;C08L89/00;C08L83/04
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

本發(fā)明提供一種分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架的制備方法，現(xiàn)利用微流控技術(shù)制備了單乳液液滴模板（O/W），內(nèi)相為油相，外相為添加有造孔劑的水凝膠預(yù)聚溶液，將外相紫外光聚合，通過犧牲模板法獲得反蛋白石多孔生物支架，最后將造孔劑析出進(jìn)一步獲得分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架。本發(fā)明所制備的分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架具有多尺度的孔洞結(jié)構(gòu)，有利于細(xì)胞的黏附、遷移和分布，以及營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物的交換，并促進(jìn)細(xì)胞?細(xì)胞和細(xì)胞?胞外基質(zhì)之間的聯(lián)系；本方法簡單易操作、一步化、實時可控，解決了傳統(tǒng)三維多孔生物支架結(jié)構(gòu)單一、孔洞單分散性差、缺乏連通性的問題，在組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架的制備方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的二維細(xì)胞培養(yǎng)很難準(zhǔn)確地反映出細(xì)胞在體內(nèi)的真實生長環(huán)境，進(jìn)而可能造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)和組織功能的缺失。相比之下，三維細(xì)胞培養(yǎng)能夠通過細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-基質(zhì)間的相互作用更好的模擬胞內(nèi)復(fù)雜的微環(huán)境，為細(xì)胞提供一個更加接近體內(nèi)的三維生存條件。同時，三維細(xì)胞培養(yǎng)具有類組織結(jié)構(gòu)，并且可以長時間保持高水平的組織特異性功能。因此，三維細(xì)胞培養(yǎng)已經(jīng)引起科研人員的廣泛關(guān)注。

為了實現(xiàn)三維細(xì)胞培養(yǎng)，諸多的生物支架材料被研發(fā)，這些支架能夠為細(xì)胞的生長和增殖提供一種物理支撐，保持細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)，促使其在更接近體內(nèi)環(huán)境的狀態(tài)下行使功能。目前支架的制備方法主要包括冷凍干燥法、成孔劑析出法和氣體發(fā)泡技術(shù)等，然而，由于對支架孔洞的單分散性及連通性缺乏精準(zhǔn)的控制，這些支架大多數(shù)只能為細(xì)胞附著提供有限的外表面。另外，大多數(shù)的支架只能為細(xì)胞的生長提供單一尺度的多孔結(jié)構(gòu)，不利于營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸。因此，具有多尺度分級結(jié)構(gòu)的多孔生物支架具有極大的前景。

基于此，在本發(fā)明中，我們基于微流控技術(shù)和造孔劑析出法，設(shè)計發(fā)明了一種分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架，可用于三維細(xì)胞培養(yǎng)，并進(jìn)一步應(yīng)用于組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架的制備方法，在高度有序連通的一級多孔結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，還能提供高孔隙率的二級多孔結(jié)構(gòu)，從而賦予所述的分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架多尺度的分級結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架的制備方法，先利用微流控技術(shù)制備單乳液液滴模板，其中，內(nèi)相為油相，外相為添加有造孔劑的水凝膠預(yù)聚溶液，并通過調(diào)節(jié)微流控內(nèi)相和外相的流速，獲得不同直徑的液滴正模版，然后固化外相，去除液滴模板，初步獲得一級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架；隨后將一級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架浸泡到磷酸緩沖鹽溶液中，析出外相中的造孔劑，最終獲得分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架。

進(jìn)一步的，本發(fā)明具體包括以下步驟：

S1、搭建微流控單乳液生成裝置；

S2、微流控單乳液液滴模板的制備：

配制高分子水凝膠預(yù)聚溶液作為外相，外相溶液內(nèi)包括造孔劑，外相與內(nèi)相互不相容；將外相溶液注入微流控單乳液生成裝置的外相通道，將內(nèi)相液體注入微流控單乳液生成裝置的內(nèi)相通道，并調(diào)節(jié)控制內(nèi)相和外相的流速，利用兩相之間的流體剪切力生成單分散的水包油（O/W）液滴，液滴以六方密堆積的方式自組裝形成有序的液滴模板；

S3、分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架的制備：

將S2中制備的液滴模板的外相用紫外光固化，然后用正己烷去除液滴模板，初步獲得一級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架；將一級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架浸入磷酸鹽緩沖溶液中去除造孔劑，最終獲得分級結(jié)構(gòu)反蛋白石多孔生物支架。

進(jìn)一步的，S2中，所述內(nèi)相為50 cs的甲基硅油，外相為甲基丙烯酸酐化明膠（GelMA）、造孔劑、十二烷基硫酸鈉（SDS）和聚醚型表面活性劑F108的混合溶液。