【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料领域，涉及一种多孔水凝胶微载体及其制备方法，具体涉及一种用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、人间充质干细胞是一类具有增殖、分化潜能以及自我更新复制的能力的多潜能细胞。使用干细胞疗法为许多目前无法治疗的疾病、人类疾病建模或药物发现提供新的细胞疗法具有很大的应用前景，比如血液系统疾病、神经系统疾病、心血管疾病、糖尿病和骨关节疾病等。近年来，干细胞治疗的临床应用正在迅速增加，据统计研究表明每名患者每公斤体重需要数千万到数十亿的干细胞，针对这些疾病基于细胞治疗和组织再生的方法需要生产高质量和大量的干细胞，并诱导分化去满足临床需求。传统的二维(2d)培养技术操作简单且标准化，然而因其存在局限性而无法提供临床所需的细胞剂量，且易造成细胞异常分裂和表型丧失等，最终导致其失去分化潜能。
2、水凝胶因其独特的三维(3d)网络结构、多功能性(孔隙率、渗透性、机械性能)，可以模拟类似于体内细胞外基质环境(ecm)调节细胞增殖和分化，已成功用于干细胞培养和扩增。在过去的几十年中，已经开发了各种各样的基于水凝胶的3d微载体(mcs)，提供更高的比表面积用于干细胞扩增以满足迅速增长的临床需求。
3、然而，作为干细胞粘附培养介质，材料的结构、物化性质以及表面微环境都有可能影响细胞粘附、生长、增殖及分化行为。目前市面上的微载体大多存在工艺复杂、功能单一且无法对其进行改性，比如微结构、机械性能和力学性能等。因此，设计合适的微载体至关重要，选择最优的材料、最简便的工艺以及大规模扩增
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体及其制备方法和应用，以解决现有技术的微载体工艺复杂、功能单一且无法改性的技术问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术公开了一种用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体，由天然生物材料和乙烯基类单体合成的环状聚合物交联制成；其中，天然生物材料与乙烯基类单体合成的环状聚合物的质量比为1：(0.2-5)。
4、优选地，乙烯基类单体为聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯、丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯，丙烯酸羟乙酯、二硫化物丙烯酸酯、2-丙烯酸-1,10-癸二基酯、丙烯酰胺、n,n-二甲基双丙烯酰胺或n,n'-双(丙稀酰)胱胺。
5、优选地，乙烯基类单体的平均分子量100～2000da。
6、优选地，天然生物材料包括明胶、明胶衍生物、透明质酸、胶原蛋白、糖蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白、海藻酸盐和藻酸盐衍生物中的一种或几种。
7、本专利技术还公开了上述的用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体的制备方法，包括：利用微流控技术将天然生物材料和乙烯基类单体合成的环状聚合物作为分散相，与连续相形成w/o乳液，并调节分散相与连续相的流速比，乳化形成均匀液滴，将均匀液滴收集并固化至少24h以上使其充分交联，制得微米级球形颗粒，再通过致孔工艺，制得用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体。
8、优选地，所述分散相为水相溶液中包含乙烯基类单体合成的环状聚合物，或者水相溶液中包含天然生物材料，或者水相溶液中包含乙烯基类单体合成的环状聚合物和天然生物材料。
9、优选地，所述连续相为有机相溶液中包含有机溶剂和表面活性剂。
10、优选地，交联反应采用化学交联法、物理交联法、酶催化交联法或光交联法。
11、优选地，致孔工艺采用溶剂蒸发法、碳酸钙模板法、相分离法、冷冻干燥法或气体泡沫法。
12、本专利技术还公开了上述的用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体的应用，如下述任意一种：
13、1)用于培养和扩增干细胞；
14、2)用于包裹药物分子或细胞；
15、3)用于细胞移植。
16、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
17、本专利技术公开的用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体，由乙烯基类单体合成的环状聚合物与天然生物材料交联形成，通过乙烯基类单体的可控活性聚合制得该聚合物，具有可控化学组成和结构。一方面，由于原料组分均为生物医药领域常用的原材料，因此制备的多孔水凝胶微载体具有良好的生物相容性。实验证明，本专利技术的多孔水凝胶微载体具有良好的生物相容性以及机械性能，且孔径互通可以实现细胞的粘附、生长，并可以有效实现营养物质和废物等物质自由交换，可用于细胞培养、细胞扩增、细胞封装、细胞移植和再生医学等领域。另一方面，由于乙烯基类单体合成的环状聚合物的末端含有未反应的双键，可通过迈克尔加成、点击化学等多种方法进行修饰改性，因而可进一步提高聚合物的功能，从而能够制备可调节的多孔水凝胶微载体扩大其应用领域。因此可以看出，本专利技术的多孔水凝胶微载体能够有效解决现有技术工艺复杂、功能单一且无法改性的技术问题。
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1.一种用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，由天然生物材料和乙烯基类单体合成的环状聚合物交联制成；其中，天然生物材料与乙烯基类单体合成的环状聚合物的质量比为1：(0.2-5)。
2.根据权利要求1所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，乙烯基类单体为聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯、丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯，丙烯酸羟乙酯、二硫化物丙烯酸酯、2-丙烯酸-1,10-癸二基酯、丙烯酰胺、N,N-二甲基双丙烯酰胺或N,N'-双(丙稀酰)胱胺。
3.根据权利要求1所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，乙烯基类单体的平均分子量100～2000Da。
4.根据权利要求1所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，天然生物材料包括明胶、明胶衍生物、透明
5.权利要求1～4中任意一项所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体的制备方法，其特征在于，包括：利用微流控技术将天然生物材料和乙烯基类单体合成的环状聚合物作为分散相，与连续相形成W/O乳液，并调节分散相与连续相的流速比，乳化形成均匀液滴，将均匀液滴收集并固化至少24h以上使其充分交联，制得微米级球形颗粒，再通过致孔工艺，制得用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体。
6.根据权利要求5所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体的制备方法，其特征在于，所述分散相为水相溶液中包含乙烯基类单体合成的环状聚合物，或者水相溶液中包含天然生物材料，或者水相溶液中包含乙烯基类单体合成的环状聚合物和天然生物材料。
7.根据权利要求5所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体的制备方法，其特征在于，所述连续相为有机相溶液中包含有机溶剂和表面活性剂。
8.根据权利要求5所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体的制备方法，其特征在于，交联反应采用化学交联法、物理交联法、酶催化交联法或光交联法。
9.根据权利要求5所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体的制备方法，其特征在于，致孔工艺采用溶剂蒸发法、碳酸钙模板法、相分离法、冷冻干燥法或气体泡沫法。
10.权利要求1～4中任意一项所述的用于3D细胞培养的多孔水凝胶微载体的应用，其特征在于，如下述任意一种：
...【技术特征摘要】
1.一种用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，由天然生物材料和乙烯基类单体合成的环状聚合物交联制成；其中，天然生物材料与乙烯基类单体合成的环状聚合物的质量比为1：(0.2-5)。
2.根据权利要求1所述的用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，乙烯基类单体为聚乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯、丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯、2-甲基-2-丙烯酸-2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯，丙烯酸羟乙酯、二硫化物丙烯酸酯、2-丙烯酸-1,10-癸二基酯、丙烯酰胺、n,n-二甲基双丙烯酰胺或n,n'-双(丙稀酰)胱胺。
3.根据权利要求1所述的用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，乙烯基类单体的平均分子量100～2000da。
4.根据权利要求1所述的用于3d细胞培养的多孔水凝胶微载体，其特征在于，天然生物材料包括明胶、明胶衍生物、透明质酸、胶原蛋白、糖蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白、海藻酸盐和藻酸盐衍生物中的一种或几种。
5.权利要求1～4中任意一项所述的用于3d细胞培养的多...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智立，周德重，雍海洋，张雨荷，郭蕊，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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