[發明專利]一種基于天然高分子且強度和成膠時間可調的水凝膠細胞支架

有效

• 申請號: 202010627869.4
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111704729B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 周敏;葛治伸;湯睿;張爽;高智;尤和陽
• 申請（專利權）人: 安徽省立醫院（中國科學技術大學附屬第一醫院）
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L89/00;C08L5/08;C08L5/04;C12N5/09;C12N5/00
• 代理公司: 合肥國和專利代理事務所(普通合伙) 34131
• 代理人: 孫永剛

本申請提供了一種制備強度和成膠時間可調的明膠?殼聚糖水凝膠細胞支架的方法及通過該方法制備的水凝膠細胞支架。所述方法包括如下步驟：(1)制備氧化海藻酸鈉：使海藻酸鈉與高碘酸鈉發生氧化反應得到部分鏈段含醛基的氧化海藻酸鈉；(2)測定步驟(1)所得氧化海藻酸鈉的醛基含量；(3)檢測明膠中的氨基含量；(4)分別配制濃度為15wt％的明膠溶液和濃度為4wt％的羧甲基殼聚糖溶液；(5)將步驟(4)所得的明膠水溶液和羧甲基殼聚糖水溶液混合；(6)在所述明膠和羧甲基殼聚糖中總氨基量與所述氧化海藻酸鈉中醛基量等摩爾的條件下，使步驟(5)所得明膠水溶液和羧甲基殼聚糖水溶液的混合溶液與步驟(1)中所得氧化海藻酸鈉混合反應。

技術領域

本申請涉及天然高分子水凝膠領域，具體而言，涉及一種制備強度和成膠時間可調的明膠-殼聚糖水凝膠細胞支架的方法。

背景技術

水凝膠是指三維交聯的親水性聚合物網絡，可以吸收和保留大量的水或生物液體。水凝膠的幾個獨特的特征，主要包括類似組織的細胞外基質(ECM)，支持細胞的增殖和遷移，控制生長因子的釋放，對周圍組織的機械刺激最小，支持細胞生長和增殖的營養擴散等。這些特性使其可以作為生長因子、細胞、藥物和基因的載體，使其在組織工程和再生醫學中獲得了廣泛的應用[1-5]。其中，天然高分子水凝膠是作為最重要的組織工程支架材料之一，為細胞在支架材料中的生長和分化，組織形成，更好的調節器官和細胞之間的相互作用等提供了理想的環境，同時具有更好的生物相容性，較低的毒性等優點[2,6]。另外，大多數天然聚合物都具有易于與配體結合、容易進行交聯以及其他修飾的反應位點，從而為構建更加適合多種臨床應用的生物材料提供了可能。總的來說，天然聚合物主要有以下幾類，蛋白質類包括膠原、明膠、纖維蛋白、溶菌酶等，多糖類如透明質酸、海藻酸鹽、殼聚糖、瓊脂糖等，核酸類等。基于這些天然高分子材料構建的水凝膠獲得了或得廣泛的關注和應用開發。但是進一步構建性能更加優異，結構具有更易于調節的天然高分子水凝膠材料依然是該領域的重要挑戰之一。

殼聚糖具有良好的生物相容性、無毒性、低成本等優點，被廣泛應用于藥物制劑、食品添加劑和組織工程中[7]。明膠是由膠原蛋白部分水解而成的產物，其生物相容性和生物降解性是生物醫學工程研究的熱點，其含有的Arg-Gly-Asp(RGD)樣序列，可以促進細胞粘附和遷移。因此將明膠材料與殼聚糖混合構建的水凝膠材料，可以作為優異的細胞支架材料[8-10]。以明膠-殼聚糖為原料制備的水凝膠制備方法包括利用輻射誘導交聯法[11]、原位沉淀法[12]，添加小分子交聯劑[13]等方法。以這些方法制備的明膠-殼聚糖水凝膠分別在創傷愈合、軟骨組織工程、缺血組織再生等方面顯示了以很好的應用前景。但是利用這些方法構建明膠-殼聚糖凝膠材料，依然存在一些問題，制約了其更加廣泛的應用，如溶解殼聚糖需要添加醋酸后期需要將醋酸中和，制備凝膠過程需要一系列繁瑣耗時的試驗步驟，不能保證所有反應官能團參與反應即可能存在未反應的官能團對細胞產生毒性，制備過程引入一些交聯試劑也不可避免的會對細胞產生一定的毒性等。因此，急需進一步開發新型的構建明膠-殼聚糖水凝膠的方法。

為了解決以上問題，在該項目中，我們首先制備了含有醛基的天然高分子氧化海藻酸鈉，利用氧化海藻酸鈉產生的醛基與明膠以及羧甲基殼聚糖分子鏈上的氨基發生席夫堿反應，構建水凝膠新型的明膠-殼聚糖水凝膠，該方法具有成膠時間可控，凝膠強度易于調節等優點，最終得到的明膠-殼聚糖水凝膠具有良好的生物相容性并易于細胞粘附，是一種理想的水凝膠細胞支架材料。

參考文獻：

[1]T.Vermonden,R.Censi,W.E.Hennink,Hydrogels for Protein Delivery,Chem.Rev.112(5)(2012)2853-2888.

[2]Y.L.Li,J.Rodrigues,H.Tomas,Injectable and biodegradable hydrogels:gelation,biodegradation and biomedical applications,Chem.Soc.Rev.41(6)(2012)2193-2221.