[發(fā)明專利]可用于生物材料高通量篩選的濃度/模量雙向梯度水凝膠及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010546245.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111607046B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛崢偉;趙馨蓮;高長有
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C08F299/00
• 分類號: C08F299/00;C08F2/48;G01N21/64;G01N33/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明涉及一種可用于生物材料高通量篩選的濃度/模量雙向梯度水凝膠及其制備方法，該水凝膠由生物相容性材料制成，在不同方向上分別具有濃度梯度和模量梯度。采用這種雙向梯度水凝膠可同時(shí)研究兩種參數(shù)的變化對細(xì)胞鋪展、增殖和表型的影響，進(jìn)而高效地篩選出具有特定功能的材料學(xué)變量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有雙向梯度可同時(shí)研究物質(zhì)濃度和模量兩種參數(shù)對細(xì)胞行為影響的高通量生物材料篩選水凝膠，具體涉及該水凝膠的主要組成及制備方法。

背景技術(shù)

細(xì)胞誘導(dǎo)性材料具有復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu)、誘導(dǎo)機(jī)制和服役環(huán)境，是典型的多因素、多功能材料體系，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)試錯(cuò)研發(fā)模式難以滿足研發(fā)需求。

材料的高通量制備技術(shù)是近年來新材料研發(fā)領(lǐng)域重點(diǎn)關(guān)注的高效率、低成本篩選優(yōu)化材料體系的先進(jìn)技術(shù)。其在生物材料中的應(yīng)用正處在起步階段，在體系復(fù)雜、影響因素眾多的生物材料研究中顯示出獨(dú)特優(yōu)勢。針對生物材料體系變量多、服役環(huán)境復(fù)雜以及材料生物相容性等特性，設(shè)計(jì)高通量生物材料篩選系統(tǒng)及表征手段、發(fā)展可進(jìn)行多變量或多組分調(diào)控的細(xì)胞或組織誘導(dǎo)性材料的高通量制備方法、用較少的步驟和工作量制備較多的不同組分和結(jié)構(gòu)的材料樣品、覆蓋較寬的材料參量空間，有利于建立和完善生物材料基因組、加速生物材料的研發(fā)進(jìn)程。

梯度材料具有連續(xù)的梯度變化的特性和功能。我們只需要設(shè)置梯度材料的起點(diǎn)和終點(diǎn)，就可以在連續(xù)的梯度范圍內(nèi)檢測材料的某些特性對細(xì)胞行為的影響。傳統(tǒng)梯度材料只在某一方向上具有連續(xù)變化梯度，因而只能研究某一個(gè)變化因素對細(xì)胞行為的影響，研究能力和通量受限，不能滿足生物材料高通量篩選技術(shù)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是研制一種可用于生物材料高通量篩選的濃度/模量雙向梯度水凝膠及其制備方法。該水凝膠可用于同時(shí)研究生物材料的濃度和模量這兩種參數(shù)對細(xì)胞行為的影響及協(xié)同作用。

本發(fā)明的目的是提供一種可用于生物材料高通量篩選的濃度/模量雙向梯度水凝膠及其制備方法。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可用于生物材料高通量篩選的濃度/模量雙向梯度水凝膠，該雙向梯度水凝膠由生物相容性材料主體，以及在材料主體中濃度和模量沿不同方向呈梯度分布的功能材料構(gòu)成。該水凝膠經(jīng)兩步制備形成，第一步采用梯度溶液法，將接枝雙鍵的主體材料和接枝雙鍵的功能材料制備成濃度梯度溶液；第二步采用光梯度掩模板法，將上述濃度梯度溶液上覆光梯度掩模板使其梯度方向與上述濃度梯度方向垂直，紫外光照射引發(fā)反應(yīng)，得到的凝膠沿光梯度方向交聯(lián)程度不同從而獲得模量梯度，制得所述的雙向梯度水凝膠。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述的梯度溶液中按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算包括以下組分：接枝雙鍵的主體材料5％～20％，接枝雙鍵的功能材料0.5％～10％，光引發(fā)劑0.001％～0.1％。

進(jìn)一步地，所述的接枝雙鍵的主體材料，可以為通過化學(xué)反應(yīng)接枝雙鍵的生物相容性材料或自身結(jié)構(gòu)含有雙鍵的生物相容性材料。采用的生物相容性材料包含多糖、多肽、蛋白質(zhì)、聚氨基酸等生物高分子材料，如透明質(zhì)酸、明膠、膠原、殼聚糖、葡聚糖、羧甲基纖維素等材料及其衍生物，也包含親水性的合成高分子材料，如聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯亞胺等均聚物和共聚物。

進(jìn)一步地，所述的功能材料指可以對細(xì)胞行為如黏附、遷移、增殖、凋亡、分泌、分化等行為產(chǎn)生影響的材料，如蛋白質(zhì)、多肽、細(xì)胞因子、多糖、聚電解質(zhì)等材料。

所述的溶液梯度法，指通過某些方法混合兩種及以上的物質(zhì)，使得到的溶液中至少一種物質(zhì)的濃度沿某一方向呈梯度分布，后續(xù)可以通過加熱，輻射，光照等手段使該溶液固化而使這一濃度梯度固定下來的方法。

所述的光梯度掩模板法，指具有光反應(yīng)活性的體系，通過沿某一方向具有透光率梯度的掩模板(即光梯度掩膜板)，在光照下獲得具有光強(qiáng)度梯度的光照環(huán)境，從而獲得反應(yīng)程度或反應(yīng)強(qiáng)度梯度，得到梯度材料的方法。

本發(fā)明的有益效果在于：