一种用于细胞贮存增殖的支架材料制造技术

本发明专利技术属于生物材料领域，具体涉及一种用于细胞贮存增殖的支架材料及其制备方法，采用PEG经click法合成为PEG‑脲基嘧啶酮‑亚胺超分子，加入明胶，利用六氟异丙醇配制成澄清溶液，高压静电纺丝制备成纤维薄膜；最后将纤维薄膜培养液中浸泡，并移植入细胞即可作为支架使用。本发明专利技术采用稳定物理交联的凝胶系统，改善了目前材料降解或溶解速度过快的问题。

A scaffold material for cell storage and proliferation

The invention belongs to the field of biological materials, particularly relates to a method for storage of cells scaffold proliferation and its preparation method, using PEG by click method as PEG ureido pyrimidinone imine supramolecular, gelatin, using six fluorine isopropanol made clear solution, high voltage electrostatic spinning fiber film; finally the fiber film medium soaking, and transplanted into cells can be used as a scaffold. The invention adopts a stable physical crosslinked gel system to improve the problem of material degradation or fast dissolution rate.

【技术实现步骤摘要】
一种用于细胞贮存增殖的支架材料
本专利技术属于生物材料领域，具体涉及一种用于细胞贮存增殖的支架材料及其制备方法，更具体的，是一种利用物理交联制备的PEG水凝胶材料用于细胞支架。
技术介绍
生物材料用水凝胶用于再生医学和组织工程具有多样性和复杂性，包括天然材料和合成材料，都具有各自独特的优点和缺陷。天然来源的水凝胶，如胶原蛋白、透明质酸、明胶、人工基底膜等，广泛用于商业化的细胞外基质提供细胞生长及分化所需的生理环境。但是，由于其组分的复杂多样性，与细胞间的相互作用不清晰，极大的限制了该类材料的可控应用。此外，组分多样性和力学性能的难以控制也使得天然来源的材料在实际中应用领域大大受限。惰性的合成水凝胶由于组分可控使得其材料性质更容易被优化，但生物活性比天然材料就差了很多，与细胞的相互作用明显较弱。通过将天然材料和人工合成材料共混制备的凝胶能够互相取长补短，但材料的结合设计上仍有很多问题未解决。理想的细胞支架应该有合理的结构，相对独立的细胞存储空间，并且其力学性能应该非常优异。高压静电纺丝是一种非常便捷的制备二维纤维孔隙材料的方法，其制备的纤维孔隙和细胞外矩阵基质非常一致；此外，高压静电纺丝可以用于制备天然、合成、或复合的高分子材料。但是，对于水凝胶材料来说，他们都需要在电纺后再次化学交联，否则材料降解或溶解的速率太快，完全无法使用。能够形成稳定物理交联的凝胶系统就能够大大改善这一现状。利用端基改性的PEG超分子能够有效的作为脊柱保护水凝胶使用，然而水凝胶如果直接使用，裁切形状并不方便。利用高压静电纺丝将其制备成纤维结构，再通过浸入水中溶胀，其尺寸和形状都更容易控制，使用也更为方便。高压静电纺丝制备的PEG超分子水凝胶其溶胀凝胶化过程中结构不会发生变化，水凝胶含水量高达85％，并且在形变超过300％的情况下仍能够恢复。该凝胶在脱水干燥后仍可再次恢复使用，因此该体系经过调整可用于组织工程的水凝胶支架材料。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种用于细胞贮存增殖的支架材料及其制备方法，更具体的，是一种利用物理交联制备的PEG水凝胶材料用于细胞支架。为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述支架材料的制备方法按照如下步骤：步骤1，在双羟基封端的PEG分子中加入脲基嘧啶酮和碳二亚胺，利用常规成环click反应，得到PEG超分子；步骤2，将PEG超分子溶于六氟异丙醇中，然后加入明胶，室温搅拌过夜得到混合溶液；步骤3，将混合溶液加入静电纺丝机中进行静电纺丝，得到纤维薄膜；步骤4，将纤维薄膜进行真空干燥过夜，得到支架材料。所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子的分子量为3000-15000。所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子、脲基嘧啶酮和碳二亚胺的摩尔比为1:2:2。所述步骤1中的常规成环click反应如下：将氮化钠溶解在DMF中，得到浓度为100μg/mL的溶液，然后按照20mg/ml的方式加入双羟基封端PEG、按照12mg/mg的方式加入脲基嘧啶酮、按照5mg/mL的方式啊计入碳二亚胺，室温反应2h后旋干，经去离子水反复冲洗后再次旋干。所述步骤2中的明胶质量在PEG超分子和明胶总质量的占比＜40％。所述步骤2中的混合溶液的明胶质量百分浓度为3-15％。所述步骤3中的静电纺丝机的参数如下：注射器体积为2.5mL，进样速度为20-80μL/min，电压为15-25kV，接收高度为12-18cm。所述静电纺丝机的接收器表面覆盖有聚乙烯薄膜。所述步骤4中的真空干燥的温度为40℃。所述步骤4中的支架材料的使用方法为：将支架材料裁成合适尺寸，然后浸泡至培养液中，最后移植心脏祖细胞或肾上皮细胞。本专利技术采用PEG，经click法合成为PEG-脲基嘧啶酮-亚胺超分子，加入明胶，利用六氟异丙醇配制成澄清溶液，高压静电纺丝制备成纤维膜；最后培养液中浸泡，并移植入细胞即可作为支架使用。从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：1.本专利技术利用PEG超分子材料与生物活性的分子混合，利用高压静电纺丝制备三维支架结构，进一步做成水凝胶材料后，能够用于特殊细胞，如肾上皮细胞及心脏祖细胞的分化增殖。2.本专利技术采用稳定物理交联的凝胶系统，改善了目前材料降解或溶解速度过快的问题。3.本专利技术利用高压静电纺丝将水凝胶制备成纤维薄膜结构，在通过水中溶胀，方便控制尺寸与形状，使用也更为方便。4.本专利技术采用高压静电纺丝制备的PEG超分子水凝胶在溶胀凝胶化过程中结构不会发生变化，水凝胶含水量高达85％，并且在形变超过300％的情况下仍能够恢复。5.本专利技术制备的支架材料在脱水干燥后仍可再次恢复使用。具体实施方式结合实施例详细说明本专利技术，但不对本专利技术的权利要求做任何限定。实施例1一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述支架材料的制备方法按照如下步骤：步骤1，在双羟基封端的PEG分子中加入脲基嘧啶酮和碳二亚胺，利用常规成环click反应，得到PEG超分子；步骤2，将PEG超分子溶于六氟异丙醇中，然后加入明胶，室温搅拌过夜得到混合溶液；步骤3，将混合溶液加入静电纺丝机中进行静电纺丝，得到纤维薄膜；步骤4，将纤维薄膜进行真空干燥过夜，得到支架材料。所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子的分子量为3000。所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子、脲基嘧啶酮和碳二亚胺的摩尔比为1:2:2。所述步骤1中的常规成环click反应如下：将氮化钠溶解在DMF中，得到浓度为100μg/mL的溶液，然后按照20mg/ml的方式加入双羟基封端PEG、按照12mg/mg的方式加入脲基嘧啶酮、按照5mg/mL的方式啊计入碳二亚胺，室温反应2h后旋干，经去离子水反复冲洗后再次旋干。所述步骤2中的明胶质量在PEG超分子和明胶总质量的占比为20％。所述步骤2中的混合溶液的明胶质量百分浓度为3％。所述步骤3中的静电纺丝机的参数如下：注射器体积为2.5mL，进样速度为20μL/min，电压为15kV，接收高度为12cm。所述静电纺丝机的接收器表面覆盖有聚乙烯薄膜。所述步骤4中的真空干燥的温度为40℃。所述步骤4中的支架材料的使用方法为：将支架材料裁成合适尺寸，然后浸泡至培养液中，最后移植心脏祖细胞或肾上皮细胞。实施例2一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述支架材料的制备方法按照如下步骤：步骤1，在双羟基封端的PEG分子中加入脲基嘧啶酮和碳二亚胺，利用常规成环click反应，得到PEG超分子；步骤2，将PEG超分子溶于六氟异丙醇中，然后加入明胶，室温搅拌过夜得到混合溶液；步骤3，将混合溶液加入静电纺丝机中进行静电纺丝，得到纤维薄膜；步骤4，将纤维薄膜进行真空干燥过夜，得到支架材料。所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子的分子量为15000。所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子、脲基嘧啶酮和碳二亚胺的摩尔比为1:2:2。所述步骤1中的常规成环click反应如下：将氮化钠溶解在DMF中，得到浓度为100μg/mL的溶液，然后按照20mg/ml的方式加入双羟基封端PEG、按照12mg/mg的方式加入脲基嘧啶酮、按照5mg/mL的方式啊计入碳二亚胺，室温反应2h后旋干，经去离子水反复冲洗后再次旋干。所述步骤2中的明胶质量在PEG超分子和明胶总质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述支架材料的制备方法按照如下步骤：步骤1，在双羟基封端的PEG分子中加入脲基嘧啶酮和碳二亚胺，利用常规成环click反应，得到PEG超分子；步骤2，将PEG超分子溶于六氟异丙醇中，然后加入明胶，室温搅拌过夜得到混合溶液；步骤3，将混合溶液加入静电纺丝机中进行静电纺丝，得到纤维薄膜；步骤4，将纤维薄膜进行真空干燥过夜，得到支架材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述支架材料的制备方法按照如下步骤：步骤1，在双羟基封端的PEG分子中加入脲基嘧啶酮和碳二亚胺，利用常规成环click反应，得到PEG超分子；步骤2，将PEG超分子溶于六氟异丙醇中，然后加入明胶，室温搅拌过夜得到混合溶液；步骤3，将混合溶液加入静电纺丝机中进行静电纺丝，得到纤维薄膜；步骤4，将纤维薄膜进行真空干燥过夜，得到支架材料。2.根据权利要求1所述的一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子的分子量为3000-15000。3.根据权利要求1所述的一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述步骤1中的双羟基封端的PEG分子、脲基嘧啶酮和碳二亚胺的摩尔比为1:2:2。4.根据权利要求1所述的一种用于细胞贮存增殖的支架材料，其特征在于：所述步骤1中的常规成环click反应如下：将氮化钠溶解在DMF中，得到浓度为100μg/mL的溶液，然后按照20mg/ml的方式加入双羟基封端PEG、按照12mg/mg的方式加入脲基嘧啶酮、按照5mg/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆怡，许杉杉，赵亮亮，黄健翔，
申请(专利权)人：无锡中科光远生物材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32