一种GelMA-海藻酸盐核壳微囊的制备方法、装置及核壳微囊制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种GelMA

【技术实现步骤摘要】
一种GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备方法、装置及核壳微囊


[0001]本专利技术涉及生物医学基础研究领域，特别是涉及一种GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备方法及装置。

技术介绍

[0002]水凝胶微球因其较大的表面积体积比，可有效的促进营养物质和氧气运输，并改善细胞与基质的相互作用，从而保持封装细胞的长期活力。此外，微球之间的间隙空间进一步促进了氧气和营养物质的扩散和代谢废物的交换。水凝胶微球可以模拟天然细胞外基质(ECM)，例如：甲基丙烯酸化明胶(GelMA)微球含有许多精氨酸
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甘氨酸
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天冬氨酸(arginine
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glycine
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aspatic acid，RGD)序列和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)的靶序列，与天然ECM非常相似。GelMA微球甚至可以通过调节其物化性质模拟ECM的机械性能，并提供微环境线索，例如细胞间信号传导和ECM结合，以指导干细胞的行为。GelMA微球已经在骨骼、神经系统、血管、心脏等微组织工程应用中取得了重要进展。因此，载细胞GelMA水凝胶微球在组织工程领域中的干细胞扩增和移植方面具有广阔的应用前景。
[0003]静电液滴法是常见的制备GelMA微球的方式之一，能够低成本、高通量地制造微米级别的GelMA微球。在静电液滴喷涂过程中，水凝胶前体溶液通过注射器挤出，同时在针尖施加电压，当施加的电压超过临界阈值，便可克服针尖液体的表面张力，导致形成带电的液滴射流，称为泰勒锥(Taylor cone)。然而，由于GelMA微球的水溶性，因此，必须通过油相获得GelMA微球，而将GelMA微球从油相转移到水溶液中的方法与大多数研究采用的传统分离方法相同，即反复高速离心和循环洗涤。该滤油方法需要多重工序，不仅费时费力而且还会导致微球聚集、微球表面油残留、回收效率低以及增加污染风险等。此外，与正常培养的细胞相比，高速离心和较长时间与油相的接触会导致细胞活力的降低。
[0004]此外，在实际应用过程中，相邻的载细胞GelMA微球倾向于相互融合和自组装形成体积较大的簇团，这将不可避免的对物质转运造成影响，并导致形状和尺寸无法控制，无法充分发挥载细胞GelMA微球的可注射性优势。
[0005]因此，目前亟需一种能够稳定可控地制备GelMA微球的方法。

技术实现思路

[0006]为解决上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备方法、装置，以稳定可控地制备GelMA微球。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备方法，所述方法包括：
[0008]在共轴静电液滴系统的内外通道中分别注入GelMA溶液和海藻酸盐溶液；
[0009]在静电电压的作用下，所述GelMA溶液和海藻酸盐溶液从内外双层同心同轴针头的喷嘴喷入收集液中，得到初步交联的核壳微囊；
[0010]将所述初步交联的核壳微囊暴露于蓝光下，交联GelMA核心，得到GelMA
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海藻酸盐核壳微囊；
[0011]其中，所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的海藻酸盐壳层作为隔室防止所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的粘连，所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的GelMA核心提供细胞黏附着和生长基质。
[0012]可选地，所述方法还包括：
[0013]配置GelMA前体溶液和所述海藻酸盐溶液，将目标细胞和与所述GelMA前体溶液充分混匀，得到所述GelMA溶液，所述GelMA溶液中的细胞浓度为3
×
106/ml。
[0014]可选地，所述内外双层同心同轴针头包括：28G的内针和21G的外针，所述内针插入所述外针，所述内针的外径为：350μm，内径为：170μm，所述外针的外径为：810μm，内径为：510μm。
[0015]可选地，所述内外双层同心同轴针头的喷嘴尖端到收集液面的垂直距离保持在4cm恒定，以形成稳定的泰勒锥。
[0016]可选地，基于所述内外双层同心同轴针头，所述GelMA溶液的流速为10～20μl/分钟，所述海藻酸盐溶液流速45～120μl/分钟。
[0017]可选地，所述收集液为CaCl2溶液，所述收集液的浓度为1％
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5％w/v。
[0018]可选地，所述GelMA溶液的浓度为5.0％w/v，所述海藻酸盐溶液的浓度为1.8％w/v，以使所述海藻酸盐壳层顺利包住GelMA核心，形成单分散性良好的球状核壳微囊，并且使GelMA溶液在预设时间内充分交联。
[0019]可选地，所述静电电压的大小为12kV
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13.5kV，以制备体积小，形状为球形的核壳微囊。
[0020]第二方面，本专利技术提供了一种GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备装置，所述装置用于执行上述第一方面所述的GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备方法，所述装置包括：
[0021]高压静电仪，用于提供静电电压；
[0022]内外双层同心同轴针头；
[0023]具有内外通道的共轴静电液滴系统；
[0024]两个微量注射泵，用于分别调节内通道的GelMA溶液和外通道的海藻酸盐溶液的流速。
[0025]第三方面，本专利技术提供了一种GelMA
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海藻酸盐核壳微囊，所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊由上述第一方面所述的GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备方法制得，所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊包括：海藻酸盐壳层和GelMA核心；
[0026]所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的海藻酸盐壳层作为隔室防止所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的粘连，所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的GelMA核心提供细胞黏附着和生长基质。
[0027]与现有技术相比，本专利技术包括以下优点：
[0028]本专利技术实施例中，利用共轴静电液滴(CEM)系统，可以稳定地制备GelMA
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海藻酸盐核壳微囊，得到的GelMA
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海藻酸盐核壳微囊在GelMA微球表面包裹了一层海藻酸盐水凝胶“外壳”，避免相邻的GelMA微球相互融合，从而能够稳定可控地制备GelMA微球。
[0029]本专利技术实施例中，利用共轴静电液滴系统和内外双层同心同轴针头即可得到形貌
稳定，大小合适的GelMA
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海藻酸盐核壳微囊，避免通过油相获得GelMA微球，无需引入任何油相，仅通过两种水性液体来实现，即可制备出核壳微囊，也就无需将GelMA微球从油相转移到水溶液中，解决了繁琐的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在共轴静电液滴系统的内外通道中分别注入GelMA溶液和海藻酸盐溶液；在静电电压的作用下，所述GelMA溶液和海藻酸盐溶液从内外双层同心同轴针头的喷嘴喷入收集液中，得到初步交联的核壳微囊；将所述初步交联的核壳微囊暴露于蓝光下，交联GelMA核心，得到GelMA
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海藻酸盐核壳微囊；其中，所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的海藻酸盐壳层作为隔室防止所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的粘连，所述GelMA
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海藻酸盐核壳微囊的GelMA核心提供细胞黏附着和生长基质。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：配置GelMA前体溶液和所述海藻酸盐溶液，将目标细胞和与所述GelMA前体溶液充分混匀，得到所述GelMA溶液，所述GelMA溶液中的细胞浓度为3
×
106/ml。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内外双层同心同轴针头包括：28G的内针和21G的外针，所述内针插入所述外针，所述内针的外径为：350μm，内径为：170μm，所述外针的外径为：810μm，内径为：510μm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内外双层同心同轴针头的喷嘴尖端到收集液面的垂直距离保持在4cm恒定，以形成稳定的泰勒锥。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述内外双层同心同轴针头，所述GelMA溶液的流速为10～20μl/分钟，所述海藻酸盐溶液流速45～120μl/分钟。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述收集液为CaCl2溶液，所述收集液的浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：田卫东，梁熙，谢利，汤颖峰，张静怡，
申请(专利权)人：成都世联康健生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：