一种核壳结构微载体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种核壳结构微载体，由内部核区和壳区构成；所述内部核区为海藻酸钙凝胶微球；所述壳区为具有细胞黏附位点、力学性能可调的天然大分子；所述天然大分子在所述海藻酸钙凝胶微球的表面进行交联形成涂层并交联，在所述海藻酸钙凝胶微球的外部形成一层凝胶外壳。采用本发明专利技术的技术方案，与常规的微载体相比，根据油包水乳液和水凝胶交联的原理，制备过程中通过管道组合、管口直径和流速控制，以及涂层交联强度的控制的方法，制备得到具有单一分散性和促进细胞粘附/增殖的海藻酸钙凝胶微球

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构微载体及其制备方法


[0001]本专利技术涉及细胞扩增领域，具体涉及一种核壳结构微载体及其制备方法。

技术介绍

[0002]细胞微载体是一种能够给贴壁细胞附着和生长提供支持的三维结构的微米级颗粒，与传统的二维培养相比，细胞微载体可以实现短时间内细胞大量增殖的同时保持其特异形态及表型。然而，目前微载体在科学研究及临床应用中仍然存在诸多不足，如微载体的粒径分布不均一，无法做到精确可控；再如针对不同类型的细胞，其生长基质所需的力学强度大小不同，但是现有的微载体无法根据不同细胞的生长需要有针对性地调整其力学性能。
[0003]壳核结构微球一般指粒径在微米尺度范围内，且由不同材料构成壳层与内核结构的复合球形颗粒。壳核结构微球尺寸小且具有多功能层，近年来被广泛应用于药物载体、食品化工、医学诊断等领域。通过设计壳核结构微球的组成、结构、尺寸等参数，可以实现对其功能的优化调控。例如，通过改变壳核载药微球的壳层的聚合度、厚度、孔隙率等，可调节药物的缓释速率；通过分别采用不同亲疏水性的壳核材料，可以实现亲水活性物质与疏水活性物质的协同负载，克服了传统匀质实心微球无法同时负载不同亲疏水性物质的缺点；通过采用可响应特定外界刺激的壳层材料，能实现活性物质对光、电、声、磁、温度等信号的响应性释放。微球的传统制备方法主要有乳化法、喷雾干燥法、超临界CO2法等，制备方法的不同导致制得的微载体的性能存在差异，包括形貌、内部结构、细胞粘附率等，而这些性能的差异决定所得微载体是否能够有效促进细胞粘附/增殖以及更进一步的应用，而且这些方法制备的壳核结构微球大多分散性较差，会影响壳核结构微球内部活性物质的精确负载与释放。所以对微载体制备方法的选择和优化至关重要。需要强调的是微球的直径越均一，越能准确评估细胞对它们的反应。此外，核壳结构微载体相比单一组分微载体功能更加完备，能够精准简便地调控其壳区的力学性能，从而使微载体能促进最初的细胞粘附或是加强预期细胞功能。
[0004]海藻酸钙凝胶因其制备简易和良好的生物相容性，成为研究最多的生物凝胶之一。高稳定性核
‑
壳结构聚合物微容器通常是中空的微囊或微球，因不同制备方法具有不同的内腔、壳层结构、透过性能和表面性能，可实现对药物、酶、细胞或其他生物活性分子的有效保护和控制释放，显示出了诱人前景。中国专利技术专利CN101857698A公开了一种核壳结构的聚苯乙烯/海藻酸钙复合凝胶微球及其制备方法，所制备的复合凝胶微球在经溶剂进一步溶解除去内核后可得到中空的海藻酸钙微球，该中空微球可作为一种微米级的亲水性化学反应器及药物、酶、细胞或其他生物活性分子的载体。采用该方法制备的核壳结构的聚苯乙烯/海藻酸钙复合凝胶微球是经溶剂进一步溶解除去内核后可得到中空的海藻酸钙微球，均一性和分散性较差。中国专利技术专利CN111569798A公开了一种可降解核壳式氧化海藻酸钙凝胶微球及其制备方法和应用，基于微流控进行可降解核壳式氧化海藻酸钙凝胶微球的制备，将内油相流体、水相流体和外油相流体形成油/水/油双重乳液液滴，再在油/水/油
双重乳液液滴的下游引入含有机酸的酸性油相流体，油/水/油双重乳液液滴的水相中的盐酸钙纳米颗粒迅速溶解并释放游离钙离子，引发水相中的氧化海藻酸钠与钙离子迅速交联形成凝胶状的氧化海藻酸钙壳层，得到可降解核壳式氧化海藻酸钙凝胶微球，该制备方法得到的可降解核壳式氧化海藻酸钙凝胶微球解决了现有技术中的均一和分散性的问题。但是采用该方法制备的核壳式氧化海藻酸钙凝胶微球与现有技术其它细胞微载体一样无法根据不同细胞的生长需要有针对性地调整其力学性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种核壳结构微载体，可用于细胞扩增及组织再生支架材料。本专利技术优选符合生产需求、同时具有生物相容性的海藻酸盐，和具有细胞附着位点、力学性能可调的天然大分子材料，并通过合理的组分配比，使核壳结构微载体能促进细胞粘附/增殖，实现细胞的扩增。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供核壳结构复合微载体的制备方法。具体的，利用油包水乳液和水凝胶交联的原理，通过特定管道组合、管道尺寸来控制乳液形成和水凝胶交联，并进行外部涂层的方法，使核壳结构微载体具备单一分散性、清晰分明的核壳结构。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0008]一种核壳结构微载体，由内部核区和壳区构成；所述内部核区为海藻酸钙凝胶微球；所述壳区为具有细胞黏附位点、力学性能可调的天然大分子；
[0009]所述天然大分子在所述海藻酸钙凝胶微球的表面进行外部涂层，在所述海藻酸钙凝胶微球的外部形成一层凝胶外壳，形成海藻酸钙凝胶微球
‑
天然大分子复合结构的、随细胞的生长调整力学性能的所述核壳结构微载体。
[0010]进一步地，所述海藻酸钙凝胶微球占所述核壳结构微载体(干重)质量百分比为60～90％；所述天然大分子占所述核壳结构微载体(干重)质量百分比为10～40％。
[0011]进一步地，所述海藻酸钠中的古罗糖醛酸含量大于60％。
[0012]进一步地，所述天然大分子选自胶原、明胶、丝素蛋白中的至少一种。
[0013]本专利技术还提供了上述的核壳结构微载体的制备方法，包括利用油包水乳液和水凝胶交联原理，通过特定管道组合、管道尺寸来控制乳液形成和水凝胶交联，并进行外部涂层；具体包括如下步骤：
[0014]步骤一，取海藻酸钠与乙二胺四乙酸二钠钙(Ca
‑
EDTA)溶于水中，所得溶液作为分散相W；
[0015]步骤二，取亲油性表面活性剂溶于油性溶剂，所得溶液作为连续相O；
[0016]步骤三，取亲油性表面活性剂、冰乙酸溶于油性溶剂，所得溶液作为预凝胶相P；
[0017]步骤四，取亲水性表面活性剂、氯化钙溶于去离子水，所得溶液作为收集液Wo；
[0018]步骤五，使所述分散相W、所述连续相O与所述预凝胶相P分别通过自组装形成微通道，得到预凝胶的海藻酸钙微球；
[0019]步骤六，将步骤五得到的所述预凝胶的海藻酸钙微球在搅拌的条件下接收于所述收集液Wo中，洗涤后得到所述海藻酸钙凝胶微球；
[0020]步骤七，取天然大分子溶于去离子水中,所得溶液作为壳区溶液C；
[0021]步骤八，步骤六得到的海藻酸钙凝胶微球浸于所述壳区溶液C中，洗涤后使用化学
交联剂进行交联，洗涤后冷冻干燥得到所述核壳结构微载体。
[0022]进一步地，通过调控所述分散相W、所述连续相O的流量，来调控核壳结构微载体的尺寸；所述分散相W的流量为0.1mL/h～0.8mL/h，所述连续相O的流量为1mL/h～10mL/h，所述预凝胶相P的流量为10～20mL/h。
[0023]进一步地，通过所述壳区溶液C的浓度大小，来调控壳区的力学强度；所述壳区溶液C的浓度为0.5～3wt％。
[0024]进一步地，所述分散相W中，Ca
‑
EDTA的浓度为30～80mM，海藻酸钠的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构微载体，其特征在于，由内部核区和壳区构成；所述内部核区为海藻酸钙凝胶微球；所述壳区为具有细胞黏附位点、力学性能可调的天然大分子；所述天然大分子在所述海藻酸钙凝胶微球的表面进行交联形成外部涂层，在所述海藻酸钙凝胶微球的外部形成一层凝胶外壳，形成海藻酸钙凝胶微球
‑
天然大分子复合结构的、随细胞的生长调整力学性能的所述核壳结构微载体。2.根据权利要求1所述的核壳结构微载体，其特征在于，所述海藻酸钙凝胶微球占所述核壳结构微载体(干重)质量百分比为60～90％；所述天然大分子占所述核壳结构微载体(干重)质量百分比为10～40％。3.根据权利要求1或2所述的核壳结构微载体，其特征在于，所述海藻酸钠中的古罗糖醛酸含量大于60％。4.根据权利要求1或2所述的核壳结构微载体，其特征在于，所述天然大分子选自胶原、明胶、丝素蛋白中的至少一种。5.一种如权利要求1
‑
4任一项所述的核壳结构微载体的制备方法，其特征在于，包括利用油包水乳液和水凝胶交联原理，通过特定管道组合、管道尺寸来控制乳液形成和水凝胶交联，并进行外部涂层；具体包括如下步骤：步骤一，取海藻酸钠与乙二胺四乙酸二钠钙(Ca
‑
EDTA)溶于水中，所得溶液作为分散相W；步骤二，取亲油性表面活性剂溶于油性溶剂，所得溶液作为连续相O；步骤三，取亲油性表面活性剂、冰乙酸溶于油性溶剂，所得溶液作为预凝胶相P；步骤四，取亲水性表面活性剂、氯化钙溶于去离子水，所得溶液作为收集液Wo；步骤五，使所述分散相W、所述连续相O与所述预凝胶相P分别通过自组装形成微通道，得到预凝胶的海藻酸钙微球；步骤六，将步骤五得到的所述预凝胶的海藻酸钙微...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑莲，武艳飞，吴伟骞，奚桢浩，朱志华，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：