[發(fā)明專利]局部微觀結(jié)構(gòu)可定量調(diào)控的三維凝膠及其制備和應(yīng)用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010558714.X
• 申請(qǐng)日: 2020-06-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111690590B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉璐;王鄭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號(hào): C12N5/00
• 分類號(hào): C12N5/00;B01J13/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 嚴(yán)志平

本發(fā)明公開(kāi)了一種局部微觀結(jié)構(gòu)可定量調(diào)控的三維凝膠的制備方法，包括如下步驟，S1、將凝膠主干大分子溶液分成主干大分子溶液第一部分和主干大分子溶液第二部分；S2、主干大分子溶液第一部分、主干大分子溶液第二部分分別與不同物質(zhì)的量的粘附肽鏈混合并孵育使其接枝得到產(chǎn)物一、產(chǎn)物二；S3、分別在產(chǎn)物一、產(chǎn)物二中加入不同物質(zhì)的量的位點(diǎn)封閉分子，得到具有不同量空置交聯(lián)位點(diǎn)的產(chǎn)物三、產(chǎn)物四；S4、產(chǎn)物三和產(chǎn)物四室溫孵育2?10分鐘，再混合得到混合物五；S5、將細(xì)胞懸液加入混合物五中，攪拌均勻得到含細(xì)胞的前體溶液；S6、在容器內(nèi)底面添加交聯(lián)分子溶液，然后將含細(xì)胞的前體溶液與交聯(lián)分子溶液混合，得到交聯(lián)密度、粘附肽鏈都非均勻的三維凝膠。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種局部微觀結(jié)構(gòu)可定量調(diào)控的三維凝膠及其制備和應(yīng)用方法，屬于三維凝膠技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

細(xì)胞的體外三維培養(yǎng)或者四維培養(yǎng)是組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，通過(guò)使用不同的生物材料及技術(shù)方法，構(gòu)建出接近于體內(nèi)生長(zhǎng)環(huán)境并利用細(xì)胞群體內(nèi)在的固有自組織屬性，使細(xì)胞呈現(xiàn)出立體生長(zhǎng)狀態(tài)，并通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或者物理化學(xué)屬性，可以引導(dǎo)細(xì)胞的粘附、伸展及增殖和分化能力及特性的改變。構(gòu)建性質(zhì)優(yōu)良且調(diào)控靈活的細(xì)胞三維外基質(zhì)是3D或4D培養(yǎng)的其中一項(xiàng)關(guān)鍵點(diǎn)，而目前采用較多的材料是各類天然或者合成的水凝膠，但通常的水凝膠中的各成分都是勻質(zhì)的，且水凝膠的剛度和粘附位點(diǎn)的分布是均勻的。當(dāng)水凝膠內(nèi)粘附位點(diǎn)的分布非均勻時(shí)，細(xì)胞各偽足粘附點(diǎn)能承受的應(yīng)力值不同，這會(huì)影響細(xì)胞在黏附點(diǎn)選擇、以及伸展時(shí)的形態(tài)特征。另一方面，當(dāng)水凝膠內(nèi)的局部剛度值不同時(shí)，有利于改變凝膠整體的材料學(xué)屬性，如果能在顯著小于細(xì)胞的尺度上形成非均勻的交聯(lián)分子分布狀態(tài)，則可影響細(xì)胞的粘附、伸展、遷移甚至分化規(guī)律。

發(fā)明內(nèi)容

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種局部微觀結(jié)構(gòu)可定量調(diào)控的三維凝膠及其制備和應(yīng)用方法，能夠靈活調(diào)控水凝膠的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，使其交聯(lián)分子和粘附分子的分布都可定量調(diào)控，進(jìn)一步提升控制細(xì)胞在三維凝膠內(nèi)生長(zhǎng)和自組織的途徑。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種局部微觀結(jié)構(gòu)可定量調(diào)控的三維凝膠的制備方法，包括如下步驟，

步驟S1、將凝膠主干大分子溶液分成兩部分，分別為主干大分子溶液第一部分和主干大分子溶液第二部分；

步驟S2、將主干大分子溶液第一部分、主干大分子溶液第二部分分別與不同物質(zhì)的量的粘附肽鏈混合并孵育使其接枝得到產(chǎn)物一、產(chǎn)物二；

步驟S3、分別在產(chǎn)物一、產(chǎn)物二中加入不同物質(zhì)的量的位點(diǎn)封閉分子，得到產(chǎn)物三、產(chǎn)物四，所述產(chǎn)物三與產(chǎn)物四具有不同數(shù)量的空置交聯(lián)位點(diǎn)；

步驟S4、將產(chǎn)物三和產(chǎn)物四在室溫下各自孵育2-10分鐘，然后混合在一起，得到混合物五；

步驟S5、將細(xì)胞懸液加入混合物五中，攪拌均勻，得到包含細(xì)胞的前體溶液；

步驟S6、在容器內(nèi)底面添加交聯(lián)分子溶液，然后將包含細(xì)胞的前體溶液與交聯(lián)分子溶液混合，則得到交聯(lián)密度非均勻且粘附肽鏈非均勻的三維凝膠。

進(jìn)一步地，所述步驟S1具體操作過(guò)程如下：

步驟S11、取出于-80℃溫度條件冷凍而呈固態(tài)的蒸餾水和碳酸鹽緩沖液，并在室溫下融解為液態(tài)，得到液態(tài)蒸餾水和液態(tài)碳酸鹽緩沖液；

步驟S12、取出于-80℃溫度條件冷凍而呈固態(tài)的馬來(lái)酰亞胺-葡萄糖聚合物，加入蒸餾水進(jìn)行溶解，溶解時(shí)通過(guò)漩渦振蕩器進(jìn)行振蕩，得到馬來(lái)酰亞胺-葡萄糖聚合物溶液；

步驟S13、將所述步驟S11中得到的液態(tài)蒸餾水和液態(tài)緩沖液與所述步驟S12中得到的馬來(lái)酰亞胺-葡萄糖聚合物溶液于離心管中混勻，得到凝膠主干大分子溶液；