【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于细胞培养肉及食品生物，具体属于一种三维仿生取向凝胶支架及其制备方法及应用。
技术介绍
1、细胞培养肉是近年来兴起的一种新型肉类食品。细胞培养肉技术，指利用具有自我更新能力和肌纤维分化特性的细胞，使其在体外大量增殖，并诱导其成肌分化和组织形成，产生成熟的肌纤维，再通过后期的食品化加工得到最终的培养肉制品。仿生支架是促进成肌分化和组织形成的关键要素，肌细胞的支架培养是培养肉生产过程中的重要环节。自然状态下的动物肌肉细胞为粘附生长。实验室通常使用的培养瓶或培养皿，仅能获得二维单片层的细胞，难以产出与真实动物肉具有相似质构的肌肉组织。三维支架可在体外支撑肌肉细胞的粘附、增殖和肌纤维成熟。支架的结构力学特性有助于诱导肌纤维在三维空间进行迁移、排列、融合，最终形成与真实肉类相似的纹理及三维组织结构。特别是支架上定向排列的网络微结构，可诱导肌纤维对齐排列、生成高度融合的功能性肌管，提升培养肉的感官特性和质构特征。多种天然或合成生物材料制备的3d支架已经用于骨骼肌的组织修复，但作为成品的一部分，细胞培养肉适用的仿生支架还需满足生物相容性、规模化成本以及质地和食品安全方面的一系列要求。
2、支架材料的制备中网络构型的取向调控存在技术瓶颈，通常基于静电纺丝、高分辨率微雕刻、应力刺激或原位电刺激技术设计纳米级的纤维微结构，才得以制备出具有取向性的仿生支架，用来促进肌纤维细胞伸长、诱导其定向排列，结合多层堆叠和3d打印技术可在体外高度复刻原生肌组织的三维多层次结构。此类方法虽能够形成各向同性的肌纤维组织，但在支架构建环节，为使
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种三维仿生取向凝胶支架及其制备方法及应用，该凝胶支架具有良好的生物相容性和降解性，且具有可食用性，在肌纤维组织修复和再生方面具有巨大的潜力。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，具体步骤如下：
3、s1制备相分离混合溶液，其中包含终浓度为4％的b型明胶和终浓度为0.1％～0.5％魔芋葡甘聚糖；
4、s2将交联剂与相分离混合溶液混合后进行交联凝胶化，得到第三前驱体；
5、s3对第三前驱体在-20℃～-80℃进行定向冷冻、冷冻干燥，得到三维仿生取向凝胶支架。
6、进一步的，s1中，将b型明胶水溶液等质量滴加在kgm水溶液中，在高于明胶凝胶化温度条件下，搅拌混合、静置得到相分离混合溶液。
7、进一步的，s2中，将浓度为0.03％～0.08％的京尼平交联剂加入相分离混合溶液中。
8、进一步的，s2中，在4℃或室温条件下进行20h～24h的交联凝胶化。
9、进一步的，s3中，所述第三前驱体在模具中进行定向冷冻。
10、进一步的，s3中，所述模具为圆柱形食品级聚四氟乙烯模具。
11、进一步的，s3中，对第三前驱进行定向冷冻即控制液氮浇铸方向使冰晶自模具底部向表面定向生长。
12、本专利技术还提供上述制备方法制得的一种三维仿生取向凝胶支架，所述凝胶支架的微观结构为管状结构或层状结构，孔隙率为95.55％～97.04％。
13、本专利技术还提供一种三维仿生取向凝胶支架在制备细胞培养肉中应用，将细胞悬液铺在所述三维仿生取向凝胶支架上，培养得到肌纤维样组织，肌纤维样组织经食品加工得到细胞培养肉。
14、进一步的，培养细胞培养肉时通过三维仿生取向凝胶支架上轴向单向排列的孔径大小调控单个细胞的增殖状态和分化程度。
15、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
16、本专利技术提供了一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，利用b型明胶和魔芋葡甘聚糖(kgm)在一定浓度下的相转变，实现明胶为内相，kgm为外相的双水相乳液的稳态化构建，可实现由内至外的力学性能梯度化控制，相比于现存的支架，更有利于模拟肌肉细胞生长的各向异性力学微环境；加入京尼平交联可使两者的键合作用进一步增强，形成稳定的具有力学梯度的水凝胶，并通过冰模板法控制冰晶生长方向，将其冷冻干燥后得到取向化排列微孔的气凝胶，即为三维仿生取向凝胶支架，制备过程无需添加非食品级溶剂，不影响成品的食用安全性的前提下，即可形成定向微孔结构指导细胞排列。该凝胶支架显示出良好的增殖能力和细胞黏附特性，并且天然无毒副作用为培养肌纤维细胞的制备方法提供了新思路。
17、本专利技术中采用冷冻干燥技术通过升华冰晶将水凝胶直接转化为气凝胶，而无需进行溶剂交换，从而实现了更直接，更具成本效益且可持续的过程。
18、本专利技术的制备方法简单，室温即可完成，便于实际应用，制得的凝胶支架密度小，孔隙率高，吸水速率快，溶胀性好，力学性能适当，并且该凝胶支架具有取向的结构，更能模拟细胞外基质结构，可有效用于肌纤维细胞的体外培养。
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1.一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，S1中，将B型明胶水溶液等质量滴加在KGM水溶液中，在高于明胶凝胶化温度条件下，搅拌混合、静置得到相分离混合溶液。
3.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，S2中，将浓度为0.03％～0.08％的京尼平交联剂加入相分离混合溶液中。
4.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，S2中，在4℃或室温条件下进行20h～24h的交联凝胶化。
5.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，S3中，所述第三前驱体在模具中进行定向冷冻。
6.根据权利要求5所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，S3中，所述模具为圆柱形食品级聚四氟乙烯模具。
7.根据权利要求5所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，S3中，对第三前驱进行定向冷冻即控制液氮浇铸方向使冰晶自模具底部向表面定向生
8.权利要求1～7中任一项所述的制备方法制得的一种三维仿生取向凝胶支架，其特征在于，所述凝胶支架的微观结构为管状结构或层状结构，孔隙率为95.55％～97.04％。
9.权利要求8所述的一种三维仿生取向凝胶支架在制备细胞培养肉中应用，其特征在于，将细胞悬液铺在所述三维仿生取向凝胶支架上，培养得到肌纤维样组织，肌纤维样组织经食品加工得到细胞培养肉。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，培养细胞培养肉时通过三维仿生取向凝胶支架上轴向单向排列的孔径大小调控单个细胞的增殖状态和分化程度。
...【技术特征摘要】
1.一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，s1中，将b型明胶水溶液等质量滴加在kgm水溶液中，在高于明胶凝胶化温度条件下，搅拌混合、静置得到相分离混合溶液。
3.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，s2中，将浓度为0.03％～0.08％的京尼平交联剂加入相分离混合溶液中。
4.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，s2中，在4℃或室温条件下进行20h～24h的交联凝胶化。
5.根据权利要求1所述的一种三维仿生取向凝胶支架的制备方法，其特征在于，s3中，所述第三前驱体在模具中进行定向冷冻。
6.根据权利要求5所述的一种三维仿生取向凝胶支架的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚晓琳，张盼，岳建雄，赵旭，刘宁，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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