壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料及其制备方法，其中一种壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料，由丙烯酰胺溶液；甲叉双丙烯酰胺溶液；H2O；过硫酸铵溶液；四甲基乙二胺；壳聚糖溶液组成。而一种壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料的制备方法，其关键在于由（1）混合搅拌；（2）移入玻璃夹板反应；（3）浸泡三个步骤组成。本发明专利技术为一种壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料及其制备方法，具有工艺简单，能得到不同硬度的水凝胶，且得到的水凝胶具有无毒性作用、易于细胞贴壁生长，降低了研究细胞力学的复杂性，有利于对细胞力学性质进行研究，且降低了研究的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水凝胶
，具体的说，涉及。
技术介绍
细胞作为生物体结构和功能的基本单位，可以感受来自外界的物理、化学和生物等因子的刺激，并对刺激做出响应。细胞生长的基底硬度是一个重要的力学研究参数，也是当前细胞力学领域研究的热点。Engler等研究显示干细胞对组织弹性非常敏感，可随组织中的弹性指数变化而向某一谱系分化(专化)并产生相应的表型。类似于脑组织的软基质有“神经向”诱导功能，肌肉组织稍硬基质有“肌向”诱导功能，软骨的硬度有“骨向”诱导功能。研究者用聚丙烯酰胺水凝胶为硬度可变基底材料来进行细胞培养研究不同软硬基底对细胞弹性以及细胞生理的影响，然而细胞在聚丙烯酰胺水凝胶基底生长需要表衬利于细胞贴附的物质如胶原、层粘连蛋白、纤连蛋白、明胶、多聚赖氨酸和多肽等。Tony Yeung等研究了成纤维细胞、内皮细胞和中性粒细胞在表衬纤连蛋白或胶原的不同软硬度的聚丙烯酰胺水凝胶上细胞形态学、细胞骨架和整合素表达等变化和细胞的运动趋向。上述研究通常根据不同的研究目的和内容而采用不同表衬物质对细胞生长的基底进行表衬。目前细胞力学研究领域主要热点是力学参数的改变对细胞的影响，而用这些胞外基质蛋白对基底表面进行表衬后，就要考虑表衬的物质对细胞的影响，但是这样却增加了研究的复杂性而不能单独去研究基底硬度这个力学因素对细胞的影响，如Denitsa Docheva等研究胶原蛋白和纤连蛋白对前列腺 癌细胞的弹性和细胞骨架影响，发现生长在表衬胶原蛋白和纤连蛋白基底的细胞弹性会发生变化，因为这些胞外基质蛋白与细胞膜蛋白整合素分子相互作用，从而引起细胞内微丝蛋白的重组和解聚动态平衡发生变化，而细胞内微丝蛋白是维持细胞弹性的重要蛋白。所以当用聚丙烯酰胺水凝胶基底研究不同软硬度对细胞弹性影响时，表衬的蛋白分子和基底的软硬都会影响细胞弹性。而壳聚糖以其生物官能性、血液相容性、安全性和抑菌性等优良性质在医药、生物医学工程等领域受到广泛关注。如将不同材料与壳聚糖制成膜，让这两种材料原有功能得到协调；用壳聚糖制备各种微载体；制备组织工程支架材料。壳聚糖带正电荷有利于细胞的贴壁，我们将壳聚糖制成薄膜并在其上接种细胞，发现在壳聚糖膜上细胞贴壁时间变短，具有明显的发展潜力。现有技术的缺点:用聚丙烯酰胺水凝胶为硬度可变基底材料来进行细胞培养研究不同软硬基底对细胞弹性以及细胞生理的影响，然而细胞在聚丙烯酰胺水凝胶基底生长需要表衬利于细胞贴附的物质如胶原、层粘连蛋白、纤连蛋白、明胶、多聚赖氨酸和多肽等，影响因素过多，研究复杂，不能单一的研究基底硬度对细胞的影响。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能得到不同硬度的、加入的壳聚糖有利于细胞贴壁生长、不增加研究的复杂性和难度且成本低廉的、能单独研究基底硬度对细胞影响的。本专利技术目的是这样实现的:一种壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料，其关键在于由以下体积份数的组分组成:丙烯酰胺溶液:1.25份；甲叉双丙烯酰胺溶液:0.5 3份；H2O:0.75 3.25 份； 过硫酸铵溶液0.03份；四甲基乙二胺0.02份；壳聚糖溶液0.5 I份。上述壳聚糖溶液的质量浓度为1%，其配制方法为:将0.5g壳聚糖加入到50mLl%醋酸溶液中，37°C搅拌至溶解，静置24h后，得到质量浓度为1%的壳聚糖溶液。上述甲叉双丙烯酰胺溶液的质量浓度为1%;所述丙烯酰胺溶液的质量浓度为30%。上述甲叉双丙烯酰胺溶液与H2O的体积份数之和为3.75份。一种所述壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料的制备方法，其关键在于由以下步骤组成:(I)混合搅拌:按权利要求1所述体积份数加入丙烯酰胺溶液、甲叉双丙烯酰胺溶液、过硫酸铵溶液、四甲基乙二胺、壳聚糖溶液混合均匀后，加入到离心管中，于旋涡混合机上揽拌5 IOmin ；(2)移入玻璃夹板反应:用移液枪将混合搅拌后的溶液灌入10cm*6cm的玻璃夹板内，夹稳夹板涂上防漏液，在室温下充分反应；(3)浸泡:然后将制成的凝胶放入医用生理盐水和双抗的混合溶液中，所述医用生理盐水和双抗体积份数比为100:1，浸泡48h，每12h换一次浸泡液，最后得到壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料。·上述壳聚糖溶液的质量浓度为1%，其配制方法为:将0.5g壳聚糖加入到50mLl%醋酸溶液中，37°C搅拌至溶解，静置24h后，得到质量浓度为1%的壳聚糖溶液。上述甲叉双丙烯酰胺溶液的质量浓度为1%;所述丙烯酰胺溶液的质量浓度为30%。上述甲叉双丙烯酰胺溶液与H2O的体积份数之和为3.75份。1、测量壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶溶胀性将壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶取小片放到35mm培养皿内置于37°C烘箱中烘干，称重记录。向培养皿内加入PBS溶液，室温下，每20min吸净培养皿内多余PBS溶液，称重记录，如此反复直至重量不再变化，则视水凝胶达到饱和，结果如附图说明图1和图2所示。结果显示:不同配方制备的壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶在120min后，凝胶吸水达到饱和，吸水量不再有明显变化，这可以说明，将凝胶经过24h孵育后，完全达到饱和，由此可以排除基底吸水膨胀带来的牵张拉力对细胞的影响，从而易于细胞的生长。2、测定聚丙烯酰胺水凝胶和壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶弹性模量流变仪是流变学实验中常用仪器之一，旋转流变仪(AR200eX0)属于应力控制类流变仪，其工作原理:用在旋转运动过程中产生的剪切流动来快速测定材料的粘弹性等多种流变学性质。测量前按表I分别配制不同配方的聚丙烯酰胺水凝胶和壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶，然后将其放入PBS溶液中浸泡过夜，切成直径约为2cm圆片，上机进行测定，参数设置:温度25°C、切应力为1%、振荡频率0.2Hz。所得数据用Spss软件进行显著性检验，结果如图3和图4所示。表I不同配方的聚丙烯酰胺水凝胶和壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶权利要求1.一种壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料，其特征在于由以下体积份数的组分组成: 丙烯酰胺溶液:1.25份； 甲叉双丙烯酰胺溶液:0.5 3份；H2O:0.75 3.25 份； 过硫酸铵溶液0.03份； 四甲基乙二胺0.02份； 壳聚糖溶液0.5 I份。2.根据权利要求1所述壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料，其特征在于:所述壳聚糖溶液的质量浓度为1%，其配制方法为:将0.5g壳聚糖加入到50mL体积浓度为1%的醋酸溶液中，37°C搅拌至溶解，静置24h后，得到质量浓度为1%的壳聚糖溶液。3.根据权利要求2所述壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料，其特征在于:所述甲叉双丙烯酰胺溶液的质量浓度为1% ;所述丙烯酰胺溶液的质量浓度为30%。4.根据权利要求3所述壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料，其特征在于:所述甲叉双丙烯酰胺溶液与H2O的体积份数之和为3.75份。5.一种权利要求1所述壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料的制备方法，其特征在于由以下步骤组成: (1)混合搅拌:按权利要求1所述体积份数加入丙烯酰胺溶液、甲叉双丙烯酰胺溶液、过硫酸铵溶液、四甲基乙二胺、壳聚糖溶液混合均匀后，加入到离心管中，于旋涡混合机上揽祥5 IOmin ； (2)移入玻璃夹板反应:用移液枪将混合搅拌后的溶液灌入10cm*6cm的玻璃夹板内，夹稳夹板涂上防漏液，在室温下充分反应； (3)浸泡:然后将制成的凝胶放入医本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖聚丙烯酰胺水凝胶基底材料，其特征在于由以下体积份数的组分组成：丙烯酰胺溶液：1.25份；甲叉双丙烯酰胺溶液：0.5～3份；H2O：0.75～3.25份；过硫酸铵溶液0.03份；四甲基乙二胺0.02份；壳聚糖溶液0.5～1份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志义，吴贵生，刘良臣，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：