[發明專利]一種用于肌肉干細胞培養的交聯水凝膠的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011598284.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112778543B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 胡靜;尹健;汪翔
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L5/08;C08L5/02;C08L5/04;C08L5/10;C08L89/00;C08K3/26;C12N5/077
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了一種用于肌肉干細胞培養的交聯水凝膠的制備方法及應用，屬于生物食品材料技術領域。本發明通過物理交聯方法將殼聚糖，海藻酸鹽，右旋糖酐，Ca²⁺交聯形成機械強度高的雙網絡水凝膠，隨后又通過浸漬涂覆的方法，將水凝膠涂覆了肝素和膠原蛋白，使水凝膠可以固存生長因子、粘附細胞。同時，將提取的原代肌肉干細胞接入水凝膠上，在生長培養基(79％DMEM，10％FBS，1％雙抗)培養24h。隨后換為分化培養基(97％DMEM，2％馬血清，1％雙抗)的培養箱里培養7天。利用這種水凝膠，可以加強肌肉干細胞對營養物質的吸收并有利于其生長。雙網絡水凝膠有潛力作為干細胞培養肉的肌肉干細胞生長的支架。

技術領域

本發明涉及一種用于肌肉干細胞培養的交聯水凝膠的制備方法及應用，特別涉及一種新型物理雙網絡交聯水凝膠制備方法及其應用，屬于生物食品材料技術領域。

背景技術

干細胞培養肉與傳統肉類生產相比，具有減少肉類產品對環境的影響的潛力(Environmental ScienceTechnology,2015,49,11941-11949)。干細胞培養肉已經引起了越來越多的興趣，并且目前已經提出了多種用于食物為目的的多種干細胞成肉的方法(Journal of Integrative Agriculture,2015,14,222-233)。然而，缺乏可擴展的細胞培養底物(支架)成為限制干細胞培養肉的主要挑戰。

人造模擬細胞外基質(ECM)水凝膠是用來重現體內ECM特性，并賦予水凝膠機械性能和生化功能，是組織工程和3D細胞培養的有前途的材料(Nature Biotechnology,2005,23,47-55)。水凝膠可以由合成或天然聚合物制備。天然水凝膠具有很多獨特的特性，例如高孔隙率，高保水能力，以及能夠模仿ECM的組織相似物理特性(Gels,2017,3,6-20)。并且與合成水凝膠相比，天然水凝膠具有更高的固有生物相容性和理想的生物降解能力(Journal of Materials Science Materials in Medicine,2019,30,115-124)。然而，由于較差的機械強度或過于容易被降解的特性，使得天然水凝膠在特定的應用中存在一定的局限性。

目前主要應用于水凝膠的交聯方法主要有化學交聯和物理交聯。化學交聯的方法包括：接枝共聚反應，自由基聚合，化學點擊反應，酶促反應，熱凝膠化和輻射交聯，大多是通過眾多化學試劑完成的。而物理交聯是通過分子間相互作用(離子交聯，疏水相互作用和氫鍵)完成的。顯而易見，物理交聯法更便捷與環保，具有更佳的生物相容性。然而，物理交聯存在交聯強度弱，形成的水凝膠容易崩塌等缺點。因此，構建機械性能更高，不易塌陷的物理交聯的天然水凝膠迫在眉睫。

海藻酸鹽是從褐藻中提取的線性多糖，是一種天然的陰離子聚合物電解質，由α-L-古洛糖醛酸(G)和β-D-甘露糖醛酸(M)兩種單糖組成(Biomaterials,1999,20,45-53)。海藻酸鹽來源廣泛且廉價，并且具有生物相容性等多種優良特性。海藻酸鹽有一個特點，當它與二價離子如Ca²⁺，Sr²⁺和Ba²⁺相互作用時，它會變成一個密集的三維結構，以改善機械性能。然而，海藻酸鹽水凝膠很難控制降解速率，因為穩定性對離子聚合物是一個相當大的挑戰。與上述一致，海藻酸鹽的主要缺點是機械性能差和細胞粘附性差。