專利名稱：細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及提供細胞培養(yǎng)支架材料的生物學技術領域；具體涉及一類組織工程用的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料。
背景技術：
組織工程的核心是建立由細胞和生物材料構成的復合體，形成具有生命力的活體組織，對病損組織進行形態(tài)、結(jié)構和功能的重建并達到永久性替代；用最少的組織細胞通過在體外培養(yǎng)擴增后，進行大塊組織缺損的修復；可按組織器官缺損情況任意塑形，達到完美的形態(tài)修復。目前常用的組織工程支架材料主要有天然基質(zhì)材料，如膠原、纖維蛋白、海藻酸鹽、透明質(zhì)酸、殼聚糖等。盡管它們具有良好的生物相容性，但來源有限，且受制于材料自身因素(免疫原性、病原體傳播、降解速度)，難以控制。合成高分子聚合物迅速發(fā)展，為組織工程用細胞培養(yǎng)支架材料提供了多種選擇。合成聚合物支架材料有良好的力學性能，材料的微結(jié)構、降解速度都能預先設計和調(diào)控，易于大批量生產(chǎn)。但聚合物制備過程中殘留的引發(fā)劑等毒性化合物難以純化，對細胞的毒害作用較大。此外，因聚合物分子通過共價鍵相互纏繞形成三維網(wǎng)狀結(jié)構，其孔徑大小不變于調(diào)節(jié)，微觀孔徑尺寸多不能滿足細胞正常生長所需的微觀環(huán)境，且大多聚合物親水性較差，其所形成的支架材料的含水量往往遠低于生物組織，導致支架材料與細胞間缺乏生物性相互作用。因低分子類水凝膠間相互作用為非共價鍵，孔徑大小易于調(diào)節(jié)，且分子易于形成凝膠，所形成的凝膠含水量可以高達99%，但低分子類水凝膠也受制于較弱的相互作用力， 所形成凝膠往往較脆，干燥成膜后吸水溶脹能力較弱。由于運輸過程中不可避免的水分散失，低分子量凝膠多適用于現(xiàn)制現(xiàn)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一類具有良好的生物相容性和細胞親和性的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料。本發(fā)明的原理為超分子凝膠支架材料是一種新型超分子材料，少量的 (O. lwt% 10wt% )的超分子凝膠因子(分子量彡2000)置于溶劑中，通過控制不同的凝膠化手段，如升高體系溫度達到凝膠形成溫度(TgJ以上，凝膠因子就可以通過非共價鍵作用，如π-π堆積、庫侖力、氫鍵、疏溶作用、偶極作用發(fā)生自組裝，在一維方向上形成較長的纖維狀、帶狀、管狀或螺旋狀結(jié)構。這些較長的結(jié)構再通過機械纏繞或相互迭搭形成空間三維網(wǎng)絡結(jié)構，將溶劑及溶劑中溶解的其他分子等捕獲在這種空間結(jié)構中。低分子凝膠由于化合物用量少，凝膠含水量極高(> 99% )，能夠滿足細胞生長所需空間，引入天然多糖等高分子后，天然多糖分子與超分子凝膠因子形成的纖維相互交錯，使得凝膠結(jié)構更為疏松，為細胞生長提供更大空間，且天然多糖親水性能較好，引入天然多糖后的凝膠更加親水，且天然多糖作為一類生長因子更加適宜細胞培養(yǎng)。由于超分子凝膠支架材料內(nèi)部為非共價鍵連接，對外界環(huán)境刺激更加敏感，響應更加迅速，材料的可降解性也優(yōu)于共價鍵的聚合物材料。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明涉及一種細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，所述智能凝膠三維支架材料是由如下方法制備而得的a、將超分子凝膠因子置于天然多糖的水溶液中，加熱至完全溶解形成混合溶液， 進一步冷卻形成凝膠；b、將步驟a中制得的凝膠烘干(烘干至水分完全蒸干)，形成透明薄膜，即得。優(yōu)選的，所述的天然多糖為透明質(zhì)酸鈉或者海藻酸鈉。優(yōu)選的，所述的超分子凝膠因子的結(jié)構式如式(I)所示
權利要求
1.一種細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，其特征在于，所述智能凝膠三維支架材 料是由如下方法制備而得的a、將超分子凝膠因子置于天然多糖的水溶液中，加熱至完全溶解形成混合溶液，進一 步冷卻形成凝膠；b、將步驟a中制得的凝膠烘干，形成透明薄膜，即得。
2.根據(jù)權利要求1所述的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，其特征在于，所述的 天然多糖為透明質(zhì)酸鈉或者海藻酸鈉。
3.根據(jù)權利要求1所述的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，其特征在于，所述的 超分子凝膠因子的結(jié)構式如式(I)所示
4.根據(jù)權利要求3所述的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，其特征在于，所述的 超分子凝膠因子的結(jié)構式如式(IX)所示
5.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，其特征 在于，步驟a中，所述混合溶液中超分子凝膠因子的質(zhì)量百分比含量為0. 05% 8% ;所述 天然多糖的水溶液中天然多糖的質(zhì)量百分比濃度為1% 2%。
6.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，其特征 在于，步驟a中，所述加熱的溫度為80 90°C，時間為3 5min ;所述冷卻的溫度為20 35°C，時間為 10 30min。
7.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，其特征 在于，步驟b中，所述烘干的溫度為45 70°C，時間為12h 24h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種細胞培養(yǎng)用的智能凝膠三維支架材料，所述智能凝膠三維支架材料是由如下方法制備而得的將超分子凝膠因子置于天然多糖的水溶液中，加熱至完全溶解形成混合溶液，進一步冷卻形成凝膠；將制得的凝膠烘干至水分完全蒸干、形成透明薄膜，即得。本發(fā)明的智能凝膠具體為超分子凝膠因子自組裝纖維與天然多糖纖維相互穿插形成的高含水量，高溶脹比的凝膠；其具有良好的生物相容性和細胞親和性，更有利于細胞在生物材料表面的粘附、鋪展和增殖；該智能凝膠制備方法簡單，對合成設備沒有特殊要求，工業(yè)化實施容易，避免了傳統(tǒng)高分子凝膠制備和純化苛刻復雜的條件，成本低廉，運輸便利。
文檔編號C08J5/18GK102585267SQ20121004274
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月23日 優(yōu)先權日2012年2月23日
發(fā)明者馮傳良, 張荻, 李萍 申請人:上海交通大學