纤维支架及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纤维支架，并且提供了该纤维支架的制备方法及其在动物细胞培养中的应用，该纤维支架包括聚合物纤维和覆盖在所述聚合物纤维表面的正电荷修饰层；所述聚合物纤维的直径为10～60μm，表面正电荷浓度为0.2～0.3mmol/g。本发明专利技术提供的纤维支架具有更大的空隙，纤维支架机械强度高，性能稳定可重复利用，具有完全亲水性，有利于细胞的培养生长。本发明专利技术提供的纤维支架制备方法步骤简单，适合于各种规模的生产。

Fiber scaffold and its preparation methods and Applications

The invention provides a fiber support, and provides a preparation method of the fiber scaffold and its application in the culture of animal cells, which includes a polymer fiber and a positive charge modification layer covering the surface of the polymer fiber; the diameter of the polymer fiber is 10~60 mu m, and the surface positive charge concentration is 0.2. 0.3mmol/g. The fibrous scaffold provided by the invention has larger gap, high mechanical strength, stable performance and reproducible performance, and is fully hydrophilic and is beneficial to cell culture and growth. The fiber scaffold provided by the invention has simple steps and is suitable for various scales of production.

【技术实现步骤摘要】
纤维支架及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物工程领域，具体涉及一种纤维支架及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，在大规模细胞培养的技术中，例如细胞培养，抗体、细胞因子以及病毒等生物制品的生产上，微载体都有广泛运用。得到广泛应用的原因在于它是一类无毒性、与细胞结合力好的物质，并且拥有较大的比表面积与比体积，细胞培养面积大，并且节省空间。目前的微载体有丝素蛋白和壳聚糖大孔微载体，壳聚糖和明胶混合微载体等。然而球状微载体存在细胞仅能贴附表面、面积体积比小的问题，而多孔微载体虽然存在空隙从而有利于供细胞贴附，但其空隙容易被阻塞并进而影响氧气及物质交换。因此，同时具有比表面积大、细胞亲和力良好、物质交换效率高等优点的纤维支架型微载体可解决此类问题。纤维支架微载体由纤维丝成网状构成，空隙大，细胞贴附于纤维生长，便于细胞与细胞之间形成紧密连接、桥粒连接等连接结构，是一种可以实现细胞三维培养模式的微载体。然而，目前对于纤维支架载体的研究较为稀少，主要的纤维支架为电纺丝类物质，主要运用在组织工程体内移植方面，而纯粹用于体外大规模细胞培养的则较为罕见。电纺丝类纤维支架其结构特点在于电纺丝为纳米级微细结构，空隙多，可供细胞贴附生长，但空隙小，细胞成片贴附后极易阻塞相关空隙，使得物质交换严重受限，此外其机械强度较低，经过酸碱、高温等处理后容易变形变性，不利于重复利用，并且其具有很强的憎水性，容易漂浮于培养基的表面上，不利于细胞与培养基接触。
技术实现思路
基于此，有必要针对存在空隙小、不耐酸碱高温和憎水性等问题的纤维支架，提供一种纤维支架及其制备方法和应用。为实现该目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种纤维支架，其包括聚合物纤维和覆盖在所述聚合物纤维表面的正电荷修饰层；所述聚合物纤维的直径为10～60μm，表面正电荷浓度为0.2～0.3mmol/g。在其中一个实施例中，所述正电荷修饰层为带正电荷的赖氨酸层。在其中一个实施例中，所述纤维支架为由聚合物纤维交织形成的片状结构或布状结构。在其中一个实施例中，所述聚合物纤维由碳酸聚酯、聚丙烯或聚酰胺中的至少一种形成。进一步的，所述纤维支架的原料的纯度为医用级。本专利技术提供了一种制备如上所述的纤维支架的制备方法，其包括以下步骤：由聚合物纤维交织形成片状结构或布状结构的纤维片；将纤维片进行清洗并干燥；对干燥后的所述纤维片进行修饰前活化处理，得到活化纤维片；对所述活化纤维片制备贴附修饰层；对所述贴附修饰层进行阴离子交换，得到所述纤维支架。进一步地，将纤维片进行清洗并干燥的步骤中还包括用20％～30％的过氧化氢对所述纤维片进行浸泡的工序。在其中一个实施例中，对干燥后的所述纤维片进行修饰前活化处理的步骤包括：将所述纤维片进行清洗并干燥后加入浓度为2～10mmol/g的活化剂中，活化处理8～24小时后取出纤维片清洗并干燥，得到活化纤维片。在其中一个实施例中，所述活化剂为至少含有6个碳原子的含环氧基团的长链活化剂。进一步的，所述长链活化剂选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚、双环氧化丁二烯、正丁基缩水甘油醚或烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。在其中一个实施例中，对活化纤维片制备贴附修饰层的步骤包括：将赖氨酸溶解于0.1～1.5mol/L的强碱溶液中，配制成质量分数为0.1％～1％赖氨酸碱溶液，将活化纤维片加入所述赖氨酸碱溶液中反应12～24小时，反应温度35～60℃，反应后清洗干燥，得到具备贴附修饰层的纤维片。进一步的，所述对活化纤维片制备贴附修饰层的步骤还包括：将所述具备贴附修饰层的纤维片加入到交联剂和缓冲液中反应，反应后清洗干燥。进一步的，所述交联剂选自二异氰酸酯、京尼平、丁二醛、碳化二亚胺或二异氰酸酯中的至少一种；所述缓冲液选自PBS缓冲液或Tris缓冲液。进一步的，所述步骤中的反应温度为35～55℃中的任一取值，反应时间为4～5小时中的任一取值。在其中一个实施例中，对所述贴附修饰层进行阴离子交换的步骤包括：将对活化纤维片制备贴附修饰层后得到的纤维片加入碱液中碱化处理；再加入二乙氨乙基和硼氢化钠反应，其中二乙氨乙基的质量分数为25～35％，硼氢化钠的质量分数为2～7％，反应后水洗干燥即得纤维载体。进一步的，所述碱化处理温度为30～70℃，时间为0.5～2小时；所述再加入二乙氨乙基和硼氢化钠反应的反应温度为55～65℃，反应时间为4～8小时。在其中一个实施例中，对所述纤维片进行清洗用的液体为双蒸水或超纯水；清洗方式为超声波清洗。在其中一个实施例中，所述干燥的方式为用氮气吹干。在其中一个实施例中，所述对所述贴附修饰层进行阴离子交换的步骤之后还包括：将所述纤维支架用强酸洗涤，在110～130℃环境中处理20～60min。进一步的，所述强酸选自盐酸或醋酸。本专利技术还提供了一种动物细胞培养方法，采用生物反应器进行动物细胞的培养，所述生物反应器采用如上述所述的纤维支架。进一步地，采用生物反应器进行动物细胞的培养，所述生物反应器采用的纤维支架通过如上述所述的纤维支架制备方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术具备如下优点：本专利技术提供的纤维支架采用聚合物纤维形成片状或布片状，具有更大空隙，使得细胞生长不会轻易受到阻塞，且纤维直径较电纺丝大，因此更接近上皮细胞生理状态，同时赖氨酸为细胞外基质类似物，可增加细胞贴附能力。此外还有机械强度高，耐高温和在强酸处理中处理时稳定性好等特点，因此可重复利用。再者，该纤维支架完全亲水，不会在培养基中漂浮，有利于保证对细胞提供充分的营养物质供应。本专利技术提供的制备方法步骤简单，对仪器设备要求不高，适合于各种规模的生产。附图说明图1为本专利技术的纤维支架制备方法流程图；图2为本专利技术另一实施例的纤维支架制备方法流程图；图3为本专利技术的纤维片X射线光电子能谱分析(XPS，下同)分析图谱(横坐标为电子结合能，纵坐标表示光电子的测量强度，下同)；图4为具有贴附修饰层的纤维片的XPS分析图谱；图5为纤维支架与水的接触角图；图6为纤维片的扫描电镜测试(SEM，下同)图；图7为纤维支架的SEM图；图8为纤维支架的局部放大SEM图；图9为纤维支架经强酸和高温高压处理后的SEM图；图10为纤维支架经强酸和高温高压处理后的局部放大SEM图；图11为在纤维支架中C3A细胞培养第7天SEM图；图12为在纤维支架中原代猪肝细胞培养第7天细胞活死染色荧光激光共聚焦图；图13为在纤维支架中原代猪肝细胞培养第7天SEM图。具体实施方式下面结合附图和示例性实施例对本专利技术作进一步地阐述。一实施方式的纤维支架，由聚合物纤维交织形成，并且在其表面覆盖有正电荷修饰层，该正电荷修饰层为带正电荷的赖氨酸层，所用到的聚合物纤维的纤维直径为10～60μm，表面正电荷浓度为0.2～0.3mmol/g。10～60μm的纤维直径较一般电纺丝大，因此能够更加接近上皮细胞生理状态，有利于上皮细胞的生长。氨基酸表面普遍带有负电荷，而在聚合物纤维表面上对赖氨酸进行了正电荷修饰，使其存在一定的正电荷浓度，能够有效改善纤维支架的亲水性，使其变得完全亲水，进而使得纤维支架不会在培养基中漂浮，有利于保证对细胞提供充分的营养物质供应。优选表面正电荷浓度为0.2254mmol/g。优选的，原材料聚合物纤维形成的纤维支架可以选择具备特定形状，以便于纤维支架的制备以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维支架，其特征在于，其包括聚合物纤维和覆盖在所述聚合物纤维表面的正电荷修饰层；所述聚合物纤维的直径为10～60μm，表面正电荷浓度为0.2～0.3mmol/g。

【技术特征摘要】
1.一种纤维支架，其特征在于，其包括聚合物纤维和覆盖在所述聚合物纤维表面的正电荷修饰层；所述聚合物纤维的直径为10～60μm，表面正电荷浓度为0.2～0.3mmol/g。2.根据权利要求1所述的纤维支架，其特征在于，所述正电荷修饰层为带正电荷的赖氨酸层。3.根据权利要求1所述的纤维支架，其特征在于，所述纤维支架为由聚合物纤维交织形成的片状结构或布状结构。4.根据权利要求1所述的纤维支架，其特征在于，所述聚合物纤维由碳酸聚酯、聚丙烯或聚酰胺中的至少一种形成。5.根据权利要求1所述的纤维支架，其特征在于，所述纤维支架的原料的纯度为医用级。6.一种纤维支架制备方法，其特征在于，制备如权利要求1～5任一所述的纤维支架，其包括以下步骤：由聚合物纤维交织形成片状结构或布状结构的纤维片；将纤维片进行清洗并干燥；对干燥后的所述纤维片进行修饰前活化处理，得到活化纤维片；对所述活化纤维片制备贴附修饰层；对所述贴附修饰层进行阴离子交换，得到所述纤维支架。7.根据权利要求6所述的纤维支架制备方法，其特征在于，将纤维片进行清洗并干燥的步骤中还包括用20％～30％的过氧化氢对所述纤维片进行浸泡的工序。8.根据权利要求6所述的纤维支架制备方法，其特征在于，对干燥后的所述纤维片进行修饰前活化处理的步骤包括：将所述纤维片进行清洗并干燥后加入浓度为2～10mmol/g的活化剂中，活化处理8～24小时后取出纤维片清洗并干燥，得到活化纤维片。9.根据权利要求8所述的纤维支架制备方法，其特征在于，所述活化剂为至少含有6个碳原子的含环氧基团的长链活化剂。10.根据权利要求9所述的纤维支架制备方法，其特征在于，所述长链活化剂选自1,4-丁二醇二缩水甘油醚、双环氧化丁二烯、正丁基缩水甘油醚或烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。11.根据权利要求6所述的纤维支架制备方法，其特征在于，对活化纤维片制备贴附修饰层的步骤包括：将赖氨酸溶解于0.1～1.5mol/L的强碱溶液中，配制成质量分数为0.1％～1％赖氨酸碱溶液，将活化纤维片加入所述赖氨酸碱溶液中反应12～24小时，反应温度35～60℃，反应后清洗干燥，得到具备...

【专利技术属性】
技术研发人员：高毅，翁骏，彭公泽，张志，
申请(专利权)人：广东乾晖生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44