[發明專利]一種高通量生物材料篩選雙向梯度水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202010546257.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111607047B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 毛崢偉;趙馨蓮;高長有
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08F299/00
• 分類號: C08F299/00;C08F2/48;C08J3/075;C08L55/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發明涉及一種高通量生物材料篩選雙向梯度水凝膠及其制備方法，該水凝膠主要組成為：生物相容性良好的主體材料、以及兩種在材料主體中沿不同方向呈梯度分布的功能材料構成。采用這種雙向梯度水凝膠可同時研究兩種成分的變化對細胞鋪展、增殖和表型的影響，進而高效地篩選出具有特定功能的材料學變量。

技術領域

本發明屬于生物材料篩選技術領域，涉及一種具有雙向梯度可同時研究多因素對細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

細胞誘導性材料具有復雜的組成結構、誘導機制和服役環境，是典型的多因素、多功能材料體系，傳統的經驗試錯研發模式難以滿足研發需求。

材料的高通量制備技術是近年來新材料研發領域重點關注的高效率、低成本篩選優化材料體系的先進技術。其在生物材料中的應用正處在起步階段，在體系復雜、影響因素眾多的生物材料研究中顯示出獨特優勢。針對生物材料體系變量多、服役環境復雜以及材料生物相容性等特性，設計高通量生物材料篩選系統及表征手段、發展可進行多變量或多組分調控的細胞或組織誘導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構的材料樣品、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進程。

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

發明內容

本發明的目的是研制一種用于生物材料高通量篩選的雙向梯度水凝膠。該水凝膠可用于同時研究兩種材料或參數對細胞行為的影響及協同作用。

一種高通量生物材料篩選雙向梯度水凝膠，該雙向梯度水凝膠由生物相容性材料主體、以及兩種在材料主體內沿不同方向呈梯度分布的功能材料構成。該水凝膠經兩步反應制備形成，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梯度溶液，進行紫外光引發交聯形成具有單方向濃度梯度的水凝膠。第二步采用光梯度掩模板法制備，將上述單方向濃度梯度水凝膠浸沒入含巰基的功能材料中，上覆光梯度掩模板使其梯度方向與上述單方向濃度梯度方向垂直，紫外光照射引發反應，洗去多余材料，制得所述的雙向梯度水凝膠。

上述的梯度溶液包含以下組分(以質量分數計算)：接枝雙鍵的主體材料5％～20％，接枝雙鍵的功能材料0.5％～10％，光引發劑0.001％～0.1％；含巰基功能材料溶液中含巰基功能材料的質量分數為0.1％～50％。

上述的接枝雙鍵的主體材料，為通過化學反應接枝雙鍵的生物相容性材料或自身結構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、聚氨基酸等生物高分子材料，如透明質酸、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。

上述的接枝雙鍵的功能材料指可以對細胞行為如黏附、遷移、增殖、凋亡、分泌、分化等行為產生影響的材料，如蛋白質、多肽、細胞因子、多糖、聚電解質等材料。

上述的溶液梯度法，指通過某些方法混合兩種及以上的物質，使得到的溶液中至少一種物質的濃度沿某一方向呈梯度分布，然后通過加熱，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。

上述的光梯度掩模板法，指具有光反應活性的體系，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度梯度的光照環境，從而獲得反應程度或反應強度梯度，得到梯度材料的方法。

本發明的有益效果在于：