可裂解材料前驱体聚合物、可裂解材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可裂解材料前驱体聚合物、可裂解材料及其制备方法。本发明专利技术所制备的可裂解材料前驱体聚合物是通过在前驱体高分子上引入可裂解化学键偶联的烯烃官能团，赋予前驱体材料光固化性能和可控裂解性能。本发明专利技术所制备可裂解材料包括水凝胶及其冻干多孔支架，该可裂解材料在裂解试剂作用下快速裂解为溶液。本发明专利技术所制备可裂解材料在细胞培养及组织工程领域有广阔应用前景。

【技术实现步骤摘要】
可裂解材料前驱体聚合物、可裂解材料及其制备方法
本专利技术涉及生物材料领域，尤其是涉及一种可裂解材料前驱体聚合物、可裂解材料及其制备方法。
技术介绍
与传统的2D细胞培养相比，在水凝胶、多孔支架、微球等支架材料中进行3D细胞培养能更好地模拟体内环境。其中，水凝胶作为一种高含水材料，由于其与细胞外基质的结构相似性，已被广泛应用于药物载体、细胞培养、组织再生等领域。理想的3D细胞载体是能够在培养完成后可被迅速瓦解的。然而，由于水凝胶降解的不可控性，在水凝胶中进行细胞3D培养、扩增后，如何快速瓦解凝胶并提取细胞是个亟待解决的难题。文献：SunM,WongJY,NugrahaB,etal.Cleavablecellulosicspongeforfunctionalhepaticcellcultureandretrieval[J].Biomaterials,2019,201:16–32.介绍了一种基于羟丙基纤维素，先通过双硫键偶联的二羧酸对羟丙基纤维素进行羧基功能化，然后再利用羧基改性双键的材料。凝胶前驱体通过伽马射线辐照交联固化，冻干后形成可裂解的多孔海绵材料。该材料在合成过程中第一步羧基功能化时以羧基与聚合物上羟基进行酯化反应，反应效率较低且需要在有机溶剂中进行。后续材料的固化交联采用伽马射线辐照方式，材料制备方式复杂，无法满足水凝胶快速固化及原位细胞培养的需求。
技术实现思路
为解决以上现有技术的不足，本专利技术提出一种能够制备可裂解材料的前驱体聚合物，该前驱体聚合物溶液可通过光辐照进行原位固化，利用可裂解材料中的可裂解化学键，通过加入裂解试剂快速裂解材料，使材料中培养的细胞可轻松回收。本专利技术同时提供一种由上述前驱体聚合物得到的可裂解材料。本专利技术同时提供了一种上述前驱体聚合物或可裂解材料的制备方法。为实现上述目的，提供的技术方案如下：一种可裂解材料前驱体聚合物的制备方法，包括如下步骤：1-1：对聚合物I进行官能团改性得到带有可裂解键的官能团改性聚合物；1-2：对步骤1-1所制备的带有可裂解键的官能团改性聚合物进行双键改性得到带有可裂解键的双键改性聚合物。作为优选，步骤1-1中，所述官能团改性为氨基改性。所述可裂解键为-S-S-。通过步骤1-1，实现对聚合物I进行氨基化改性得到双硫键偶联的氨基改性聚合物Polymer-ss-NH2。通过步骤1-2，对1-1所制备的Polymer-ss-NH2进行双键改性得到双硫键偶联的烯烃改性聚合物Polymer-ss-ene。作为优选，所述聚合物I为羧基官能团的亲水性聚合物；利用羧基官能团更容易实现所述的官能团改性。作为优选，所述聚合物I可以选择本身带有羧基的聚合物；比如可以选择聚谷氨酸或其衍生物、聚丙烯酸或其衍生物、海藻酸或其衍生物、透明质酸或其衍生物等。所述聚合物I也可为其他聚合物的含羧基衍生物，比如可以选择壳聚糖的含羧基衍生物、明胶的含羧基衍生物、聚赖氨酸的含羧基衍生物、丝素蛋白的含羧基衍生物等中的一种或多种。作为进一步优选，所述聚合物I选自聚谷氨酸、聚丙烯酸、海藻酸、透明质酸及羧甲基壳聚糖等中的一种或多种。本专利技术对聚合物I的分子量要求不高，可根据实际需要选择合适的聚合物I。步骤1-1所述对聚合物I的氨基化改性，其通过聚合物上羧基与二胺分子(二胺化合物)的氨基之间在偶联剂作用下发生酰胺化反应完成。作为优选，步骤1-1中，对聚合物I进行官能团改性的方法如下：在偶联剂作用下，所述聚合物I上羧基与带有可裂解键的二胺化合物的一个氨基进行酰胺化反应，得到表面带有氨基的官能团改性聚合物。作为优选，步骤1-1所述对聚合物的氨基化改性所使用的可裂解键的二胺化合物为含有-S-S-的二胺化合物或者双硫键偶联的二胺化合物。作为进一步优选，所使用的双硫键偶联的二胺分子优选为胱胺或其衍生物。作为优选，步骤1-1所述对聚合物的氨基化改性，可以在偶联剂作用下进行酰胺化反应，所使用的偶联剂为常见酰胺反应偶联剂，如1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺(EDC)与N-羟基琥珀先亚胺(NHS)组合、NN’-羰基二咪唑(CDI)等，其中优选为EDC+NHS组合。作为优选，所述酰胺化反应时采用的溶剂为水；当然也可以采用其他可溶解原料的溶剂。作为优选，所述聚合物I(以羧基摩尔量计算)、偶联剂、二胺化合物的摩尔比为0.5～3:1:0.5～3。作为进一步优选，所述聚合物I(以羧基摩尔量计算)、偶联剂、二胺化合物的摩尔比为0.8～1:1:0.8～1.2。作为优选，步骤1-1中所述对聚合物的氨基化改性，在水相溶剂中时，溶剂pH为4～6(可以酸碱调节剂调整得到，酸性调节剂一般可以采用稀盐酸、稀硫酸等；碱性调节剂可以采用氢氧化钠，碳酸钠，碳酸氢钠等)。作为优选，步骤1-1中所述氨基化改性反应于25～50℃条件下反应18～30h；进一步优选为18～24小时。作为优选，步骤1-1中所述氨基化改性反应结束后将反应液一去离子水透析除杂后冻干。作为优选，步骤1-2中对所述步骤1-1所制备的Polymer-ss-NH2进行双键改性，所利用的是Polymer-ss-NH2分子上氨基的酰胺化反应，可使用含羧基烯烃经偶联剂通过进行酰胺化反应，也可直接使用含双键酰化试剂进行酰胺化反应。作为进一步优选，步骤1-2中，进行双键改性可采用下述方法之一：(A)偶联剂作用下，所述带有可裂解键的官能团改性聚合物与含羧基烯烃化合物进行酰胺化反应，实现所述双键改性；(B)所述带有可裂解键的官能团改性聚合物与含双键酰化试剂进行酰胺化反应，实现所述双键改性。作为优选，步骤1-2对所述1-1所制备的Polymer-ss-NH2进行双键改性，当使用含羧基烯烃时，该含羧基烯烃可为丙烯酸、甲基丙烯酸等中的一种或多种，优选为甲基丙烯酸。作为优选，步骤1-2对所述步骤1-1所制备的Polymer-ss-NH2进行双键改性，当使用含羧基烯烃时，Polymer-ss-NH2与含羧基烯烃质量比为100:10～200(以Polymer-ss-NH2中氨基的摩尔量计算，Polymer-ss-NH2与含羧基烯烃摩尔比为1:0.5～2)，含羧基烯烃与EDC.HCl及NHS摩尔比为1:1～2:1～2，优选为1:1:1。作为优选，步骤1-2中对所述步骤1-1所制备的Polymer-ss-NH2进行双键改性，当使用含双键酰化试剂时，该含双键酰化试剂可为丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯等中的一种或多种，其中优选为甲基丙烯酸酐。作为优选，步骤1-2中对所述步骤1-1所制备的Polymer-ss-NH2进行双键改性，当使用含双键酰化试剂时，Polymer-ss-NH2与该含双键酰化试剂质量比为100:10～200(以Polymer-ss-NH2中氨基的摩尔量计算，Polymer-ss-NH2与含双键酰化试剂摩尔比为1:0.5～2)。作为优选，步骤1-2中，所述双键改性反应于25～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可裂解材料前驱体聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1-1：对聚合物I进行官能团改性得到带有可裂解键的官能团改性聚合物；/n1-2：对步骤1-1所制备的带有可裂解键的官能团改性聚合物进行双键改性得到带有可裂解键的双键改性聚合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种可裂解材料前驱体聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1-1：对聚合物I进行官能团改性得到带有可裂解键的官能团改性聚合物；
1-2：对步骤1-1所制备的带有可裂解键的官能团改性聚合物进行双键改性得到带有可裂解键的双键改性聚合物。


2.根据权利要求1所述的可裂解材料前驱体聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物I为含羧基官能团的亲水性聚合物；所述可裂解键为-S-S-；所述官能团改性为氨基改性。


3.根据权利要求1所述的可裂解材料前驱体聚合物的制备方法，其特征在于，所述聚合物I选自聚谷氨酸或其衍生物、聚丙烯酸或其衍生物、海藻酸或其衍生物、透明质酸或其衍生物、壳聚糖的含羧基衍生物、明胶的含羧基衍生物、聚赖氨酸的含羧基衍生物、丝素蛋白的含羧基衍生物中的一种或多种。


4.根据权利要求2所述的可裂解材料前驱体聚合物的制备方法，其特征在于，步骤1-1中，对聚合物I进行官能团改性的方法如下：在偶联剂作用下，所述聚合物I上的羧基与带有可裂解键的二胺化合物的一个氨基进行酰胺化反应，得到表面带有氨基的官能团改性聚合物；所述带有可裂解键的二胺化合物为含有-S-S-的二胺化合物。


5.根据权利要求4所述的可裂解材料前驱体聚合物的制备方法，其特征在于，所述二胺化合物为胱胺或其衍生物；所述酰胺化反应时采用的溶剂为水；所述偶联剂选自1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆，王鹏，简宇航，
申请(专利权)人：苏州永沁泉智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32