一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法，该支架具有可注射性，可用于微创治疗组织缺损，促进组织再生修复。微凝胶组装体支架的制备方法包括：分别合成碳碳双键和苯硼酸双改性的聚合物材料和碳碳双键改性的聚合物材料；采用微流控技术制备微凝胶液滴，通过蓝光或紫外光引发自由基聚合实现微凝胶的内部交联；制备多巴胺改性的聚合物分子，利用苯硼酸和多巴胺构建的动态键合作用，将微凝胶组装成支架。该支架具有多孔性、自愈合性和细胞相容性，能够在生理温度下实现注射，且易与周围组织发生粘附作用，显现出良好的组织再生修复效果。好的组织再生修复效果。好的组织再生修复效果。

【技术实现步骤摘要】
一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物医用材料、组织工程和再生医学
，具体涉及一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法。
技术背景
[0002]每年有成百上千万的患者受困于自身组织的病变或损伤。自体或异体组织移植一定程度上能帮助组织缺损患者，但是供体来源的短缺以及移植后的长期免疫排斥反应很大程度上限制了该技术的应用。组织工程将活性因子、细胞和支架材料相结合，制备工程化的组织用于组织缺损的治疗，具有广阔的应用前景。水凝胶具有良好的力学性能和生物相容性，是组织工程中常用的一大类支架材料。但是传统的水凝胶并不具备连续贯通的微孔结构，不利于水凝胶内部与外界的物质交换，致使细胞很难渗入水凝胶内部，从而导致再生修复的失败。
[0003]微凝胶是一种微米尺度的水凝胶，其较高的比表面积有利于营养物质和代谢产物的交换，同时可以改善细胞与基质之间的相互作用，从而使封装的细胞具有较好的活性。然而微凝胶的尺寸较小，通常需要采用自下而上(bottom
‑
up)的方式将其组装成宏观尺寸的支架。以组装类型划分，现有微凝胶支架可分为化学键组装、物理键组装、细胞与细胞相互作用组装、外力组装四种类型。化学键组装支架非常稳定，一般不具备可注射性能，植入时手术创面较大；物理键组装支架微凝胶之间相互作用力较弱，流动性较强，力学性能较差；细胞与细胞相互作用组装支架微凝胶组装时间较长，影响因素多，导致重现性能较差；外力组装支架在外力撤除后，难以维持其形状。

技术实现思路

[0004]为解决现有可注射块状水凝胶和微凝胶组装体支架的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法，该支架利用苯硼酸与多巴胺之间生成的动态键实现微凝胶组装，兼具微孔性、可注射性、自愈合性和细胞相容性。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案之一实现。
[0006]一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将材料A和材料B溶解于PBS溶液中，调节pH至中性，加入光引发剂，得到分散相；用氟化油将乳化剂稀释，得到连续相；所述材料A为碳碳双键与苯硼酸双改性的聚合物材料；所述材料B为碳碳双键改性的聚合物材料；
[0008](2)将分散相与连续相引入到微流控芯片中，剪切得到微凝胶，将制备得到的微凝胶收集在氟化油中，然后在光照下对微凝胶内部进行交联；
[0009](3)向步骤(2)光照所得微凝胶中加入易于挥发的氟化油破乳，等氟化油自然挥发后，用PBS溶液洗涤，离心得到微凝胶；
[0010](4)将材料C的PBS溶液加入到步骤(3)所得微凝胶中，调节pH直至成胶为止，得到
微凝胶组装体支架；所述材料C为多巴胺改性的聚合物材料。
[0011]优选的，所述材料A、材料B、材料C中的聚合物材料为硫酸软骨素、透明质酸、明胶、羧甲基壳聚糖、胶原和海藻酸钠中的一种以上。
[0012]优选的，步骤(1)所述碳碳双键与苯硼酸双改性的聚合物材料和所述碳碳双键改性的聚合物材料在分散相中的浓度分别为0.5
‑
5wt％、1
‑
10wt％。
[0013]优选的，步骤(1)所述碳碳双键与苯硼酸双改性的聚合物材料的制备包括如下步骤：
[0014]向浓度为1
‑
5wt％的聚合物材料水溶液中加入0.1
‑
2％(v/v)的甲基丙烯酸酐，调节pH至8
‑
9反应2小时，在0℃下搅拌过夜，反应液经过透析后冻干，得到碳碳双键改性的聚合物材料；将碳碳双键改性的聚合物材料溶于2
‑
(N
‑
吗啉)乙磺酸(MES)溶液中得到浓度为0.5
‑
5wt％的溶液，加入羧基活化剂活化30分钟，再加入氨基苯硼酸，在避光条件下搅拌反应6
‑
24小时，反应液透析后冻干得到碳碳双键与苯硼酸双改性的聚合物材料。
[0015]优选的，步骤(1)所述碳碳双键改性的聚合物材料的制备包括如下步骤：
[0016]将聚合物材料溶于PBS溶液中，逐滴加入甲基丙烯酸酐，反应2小时后，用PBS溶液稀释反应至5倍以终止反应，将反应液透析后冻干得到碳碳双键改性的聚合物材料。
[0017]优选的，步骤(1)所述光引发剂为苯基
‑
2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基膦酸锂，所述光引发剂在分散相中的浓度为0.5
‑
5mg/ml；所述乳化剂为2wt％Fluo
‑
Surf的氟化油HFE7500溶液；所述用氟化油将乳化剂稀释十倍。
[0018]优选的，步骤(2)所述微流控芯片使用T型或十字型通道；所述分散相与连续相的流动速率分别为0.1
‑
4ml/h、2
‑
15ml/h；所述光照为蓝光或紫外光照射，所述光照的时长为0.5
‑
10分钟。
[0019]优选的，步骤(3)中离心速率选取1000
‑
5000r/min。
[0020]优选的，步骤(4)所述多巴胺改性的聚合物材料的合成包括以下步骤：
[0021]向浓度为1wt％的聚合物材料2
‑
(N
‑
吗啉)乙磺酸溶液中，加入羧酸活化剂活化30
‑
60分钟，再加入氨基多巴胺，在避光条件下搅拌反应24h，反应液于酸性环境下透析后冻干得到多巴胺改性的聚合物材料。
[0022]优选的，步骤(4)所述多巴胺改性的聚合物材料在材料C的PBS溶液中的浓度为1
‑
16wt％，加入到微凝胶中之后，边搅拌边加入碱溶液调节pH，直至成胶为止。
[0023]由以上所述的制备方法制得的一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架。
[0024]本专利技术开发的基于化学动态键的微凝胶支架则能够很好地解决微凝胶支架存在的问题，能够在注射到缺损部位之后原位发生自愈合而形成稳定的支架。与传统的组织工程支架相比，该微凝胶组装体支架具有以下独特优势：(1)可注射性，注射后原位自愈合，可满足微创治疗的需求，且不会随体液发生流失；(2)微孔性，在组装体内部，微凝胶堆积天然形成连续贯通的微孔结构，有利于物质的快速交换，保证细胞具有良好的活性，同时有利于细胞外基质的沉积和组织长入；(3)支架力学性能适中，在缺损部位能够保持一定的结构稳定性。综上所述，这种以bottom
‑
up方式构建而成的自愈合微凝胶组装体支架，为组织再生修复提供了一种新的解决方案。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0026]本专利技术通过苯硼酸与多巴胺之间生成的动态键来组装微凝胶支架，反应条件比较
温和，适用于组织工程。支架中微凝胶与微凝胶之间的球形间隙结构使得其具有丰富的孔隙结构；苯硼酸与多巴胺对微凝胶的动态组装使得支架具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将材料A和材料B溶解于PBS溶液中，调节pH至中性，加入光引发剂，得到分散相；用氟化油将乳化剂稀释，得到连续相；所述材料A为碳碳双键与苯硼酸双改性的聚合物材料；所述材料B为碳碳双键改性的聚合物材料；(2)将分散相与连续相引入微流控芯片中，剪切得到微凝胶，将制备得到的微凝胶收集在氟化油中，然后在光照下对微凝胶内部进行交联；(3)向步骤(2)光照所得微凝胶中加入易于挥发的氟化油破乳，等氟化油自然挥发后，用PBS溶液洗涤，离心得到微凝胶；(4)将材料C的PBS溶液加入到步骤(3)所得微凝胶中，调节pH直至成胶为止，得到微凝胶组装体支架；所述材料C为多巴胺改性的聚合物材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述材料A、材料B、材料C中的聚合物材料为硫酸软骨素、透明质酸、明胶、羧甲基壳聚糖、胶原和海藻酸钠中的一种以上。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳碳双键与苯硼酸双改性的聚合物材料和所述碳碳双键改性的聚合物材料在分散相中的浓度分别为0.5
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5wt％、1
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10wt％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳碳双键与苯硼酸双改性的聚合物材料的制备包括如下步骤：向浓度为1
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5wt％的聚合物材料水溶液中加入体积比为0.1
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2％的甲基丙烯酸酐，调节pH至8
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9反应2小时，在0℃下搅拌过夜，反应液经过透析后冻干，得到碳碳双键改性的聚合物材料；将碳碳双键改性的聚合物材料溶于2
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(N
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吗啉)乙磺酸溶液中得到浓度为0.5
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5wt％的溶液，加入羧基活化剂活化30分钟，再加入氨基苯硼酸，在避光条件下搅拌反应6
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24小时，反应液透析后冻干得到碳碳双键与...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹晓东，董华，冯琦，李定果，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：