一种制备细胞支架的水凝胶制造技术

本发明专利技术涉及一种制备细胞支架的水凝胶，该水凝胶按重量比由该水凝胶由不饱和聚酯、不饱和聚酯重量1～2倍的平均分子量为400的聚乙二醇二丙烯酸酯、不饱和聚酯重量2～4倍的甲基丙烯酸酯和不饱和聚酯重量0.1～0.5倍的光引发剂组成，其中，所述的不饱和聚酯由聚乙二醇单甲醚引发，丁二酸酐，丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚开环聚合得到。本发明专利技术所述的水凝胶光固化后得到的细胞支架，具有良好的亲水性，促进细胞附着和增值的效果显著。

A hydrogel for preparing cell scaffolds

【技术实现步骤摘要】
一种制备细胞支架的水凝胶
本专利技术涉及以其功能或物理性质为特征的假体材料，具体涉及高分子水凝胶，该水凝胶适用于制备细胞支架。
技术介绍
水凝胶是亲水的聚合物网络，它能够吸收大量的水分，但由于聚合物链间的物理交联和化学交联作用而不会溶解于水中，可以溶胀且保持一定的形状。水凝胶具有良好的生物相容性、亲水性、水渗透性，而且通过人工合成可得到不同微观结构和性能的水凝胶材料。由于水凝胶材料含水量高、柔软、具有橡胶般的粘弹性、良好的生物相容性及众多其他的物理化学特性，在药物传递、伤口敷料、组织修复、细胞培养及体内植入材料等领域得到了广泛的研究与应用。细胞支架为细胞增殖提供养分，进行气体交换，排出废物，为细胞增殖、繁衍提供场所的重要作用。因此，细胞支架不但必须具有对细胞良好的亲和性，使细胞能在其上生长和繁殖；同时必须具有生物降解性，保证在生理和机体的环境下支架材料能自动降解、由大分子变成小分子，并最终被机体代谢或吸收。从临床实用要求考虑，细胞支架必须具有一定的柔韧性、能同机体组织相缝合和能同机体组织相贴合，能经受手术操作而不破碎、并不对机体组织造成机械损伤的力学性能。因此细胞支架必须同时满足生物相容性、细胞亲和性、生物降解性、以及力学性能和形态结构等性能要求。聚乙二醇嵌段修饰聚酯是一种生物医用价值和潜力十分巨大的可降解高分子材料，具有良好的生物相容性，广泛应用在药物载体、细胞培养支架和手术辅助材料等领域。陈昌(RSCAdvances,2014,4:8789)等合成了聚乙二醇聚乳酸嵌段共聚物，通过升温制备热致水凝胶，将其应用为药物载体。但是聚乙二醇修饰聚酯通过体系升温形成的热致水凝胶，。该水凝胶是通过分子间相互作用力物理交联形成，对外界环境刺激比较敏感，溶胀性能较差，稳定性不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备细胞支架的水凝胶，该水凝胶光固化制得的细胞支架，具有优异的亲水性，促进细胞附着和增值的效果显著。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种制备细胞支架的水凝胶，该水凝胶按重量比由不饱和聚酯、不饱和聚酯重量1～2倍的平均分子量为400的聚乙二醇二丙烯酸酯、不饱和聚酯重量2～4倍的甲基丙烯酸酯和不饱和聚酯重量0.1～0.5倍的光引发剂组成；其中，所述的不饱和聚酯由以下方法制成：将分子量为4000的聚乙二醇单甲醚、丁二酸酐、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和醋酸锌加入DMF中，氮气保护下升温至80～100℃开环聚合反应5～10h，降温至室温，加入冷乙醚中沉淀即得所述不饱和聚酯；其中，所述丁二酸酐的加入量为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～60倍；所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～60倍，且所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔数之比为1︰3～3︰1；所述丁二酸酐的加入量与所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和相等；所述醋酸锌的加入量为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的0.2～0.5倍；所述的甲基丙烯酸酯为平均分子量为475的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯或/和甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯；所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮和(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一种或两种以上。上述方案中，所述聚乙二醇单甲醚的CAS登录号为9004-74-4。上述方案中，所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的CAS登录号为26915-72-0。上述方案中，所述丁二酸酐的加入量优选为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～50倍；所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和优选为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～50倍；所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔数之比优选1︰2～2︰1；所述醋酸锌的加入量优选为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的0.4倍。更进一步地，所述丁二酸酐的加入量优选为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的40倍；所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和优选为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的40倍；所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔数之比优选1︰1；所述醋酸锌的加入量优选为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的0.4倍。上述方案中，所述开关聚合反应的温度优选90℃，时间优选8h。本专利技术所述的水凝胶由以下方法制成：将所述的不饱和聚酯、平均分子量为400的聚乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和和光引发剂混合均匀，即得。本专利技术所述的水凝胶光固化的条件为：光波的波长为395nm，强度为300mW/cm2。本专利技术所述的水凝胶，具有良好的亲水性，生物相容性和可生物降解性能，可以制备三维细胞支架。上述三维细胞支架可由以下方法制成：将所述的水凝胶加入模具中，在波长为395nm的光强为300mW/cm2的LED灯下光照固化即得。本专利技术所述的水凝胶中含有聚乙二醇嵌段改性不饱和聚酯。该不饱和聚酯主链嵌段连接平均分子量为4000的聚二乙醇，赋予了不饱和聚酯良好的亲水性，生物相容性及可降解性能；同时侧链连接不饱和双键，赋予不饱和聚酯化学反应活性，可以在光引发剂作用下，与其他含不饱和双键的组份进行光固化反应形成网状结构，所制备出的三维细胞支架具有较好的弹性模量和溶胀性能，而且细胞毒性低，生物相容性好，细胞亲和性高，可促进细胞附着和增值。具体实施方式下面用具体实施例来进一步详细描述本专利技术的制备方法及其效果。实施例1(a)不饱和聚酯的制备将4g(0.001mol)分子量为4000的聚乙二醇单甲醚(CAS：9004-74-4)，4g(0.04mol)丁二酸酐，2.6g(0.02mol)辛基缩水甘油醚，2.28g(0.02mol)烯丙基缩水甘油醚和43.8mg(0.2mmol)醋酸锌加入10mLDMF中，氮气保护下升温至100℃开环聚合反应10h，降温至室温，加入冷乙醚中沉淀得到。上述得到的不饱和聚酯的红外光谱采用ShimadzuFTIR-8100红外光谱仪进行测定。检测发现其IR(v-1，KBr)为3268，2966，2122，1844，1579，1168，1099，937，752cm-1。3268处吸收峰对应烯丙基上的C-H伸缩振动峰，2966cm-1对应饱和C-H伸缩振动峰，1844cm-1对应酯键中羰基的伸缩振动峰，1579cm-1对应烯丙基的双键伸缩振动峰，1168对应酯中醚键的伸缩振动峰，1099cm-1对聚乙二醇中醚键的伸缩振动峰。因此，证明得到的聚酯含有聚乙二醇和烯丙基。(b)制备水凝胶原料组成：步骤a制备的不饱和聚酯2g，平均分子量为400的聚乙二醇二丙烯酸酯2g，475的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯3g，甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯3g，2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮0.1g，(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦0.1g。制备方法：将上述原料混合均匀即得所述的水凝胶。将水凝胶加入模具，在波长为395n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备细胞支架的水凝胶，该水凝胶按重量比由不饱和聚酯、不饱和聚酯重量1～2倍的平均分子量为400的聚乙二醇二丙烯酸酯、不饱和聚酯重量2～4倍的甲基丙烯酸酯和不饱和聚酯重量0.1～0.5倍的光引发剂组成；其中，/n所述的不饱和聚酯由以下方法制成：将分子量为4000的聚乙二醇单甲醚、丁二酸酐、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和醋酸锌加入DMF中，氮气保护下升温至80～100℃开环聚合反应5～10h，降温至室温，加入冷乙醚中沉淀即得所述不饱和聚酯；其中，所述丁二酸酐的加入量为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～60倍；所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～60倍，且所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔数之比为1︰3～3︰1；所述丁二酸酐的加入量与所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和相等；所述醋酸锌的加入量为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的0.2～0.5倍；/n所述的甲基丙烯酸酯为平均分子量为475的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯或/和甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯；/n所述的光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-甲基-2-(4-吗啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮和(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦中的一种或两种以上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种制备细胞支架的水凝胶，该水凝胶按重量比由不饱和聚酯、不饱和聚酯重量1～2倍的平均分子量为400的聚乙二醇二丙烯酸酯、不饱和聚酯重量2～4倍的甲基丙烯酸酯和不饱和聚酯重量0.1～0.5倍的光引发剂组成；其中，
所述的不饱和聚酯由以下方法制成：将分子量为4000的聚乙二醇单甲醚、丁二酸酐、丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚和醋酸锌加入DMF中，氮气保护下升温至80～100℃开环聚合反应5～10h，降温至室温，加入冷乙醚中沉淀即得所述不饱和聚酯；其中，所述丁二酸酐的加入量为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～60倍；所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的30～60倍，且所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的摩尔数之比为1︰3～3︰1；所述丁二酸酐的加入量与所述丁基缩水甘油醚和烯丙基缩水甘油醚的加入量之和相等；所述醋酸锌的加入量为所述聚乙二醇单甲醚摩尔数的0.2～0.5倍；
所述的甲基丙烯酸酯为平均分子量为475的聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯或/和甲基丙烯酸乙氧基乙氧基乙酯；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞源，何庚翰，周宇平，刘闯，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：广东;44