[发明专利]温度和糖双重敏感的水凝胶基材的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料工程技术领域，特别涉及无支架材料组织工程领域，具体涉及一种细胞片获取基材及其制备方法和应用。

背景技术

细胞片技术是指将细胞在特殊基材上培养，在获取的过程中不使用任何蛋白水解酶，可生成具有完整的细胞外间质与细胞间连接的无损细胞片的技术。应用此技术可获得同种细胞单层，同种细胞多层及不同种细胞多层细胞片，目前已用于修复角膜、食管、牙周韧带等单层组织，构建心肌组织，重建肝小叶、肾小球和血管等组织，在临床治疗领域有着广泛的应用前景。

在传统的细胞片技术中，研究最多的是聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)温度敏感材料。因其无需使用胰蛋白酶，只需通过温度变化调节表面亲水与疏水性转变就可实现细胞在其表面的自主贴附与自行分离，被广泛用于低损伤或无损伤细胞片层的获取，在细胞治疗技术、再生医学，特别是无支架材料的组织工程领域显示出极大的潜力。然而，温度诱导的细胞脱附通常需要将细胞在20℃甚至更低的温度下孵育约30分钟或者更长的时间，有报道证明，当温度低于32℃时细胞的新陈代谢过程将会受到抑制，获得的细胞片的细胞活性因此可能会随之降低，同时可能会降低后续的临床治疗效率。

近年来，除了温度敏感材料，其他多种智能材料如电敏感材料、磁性材料、pH以及光敏感性材料等也被成功用于低损伤或无损伤的收获细胞及细胞片层。这些新的智能材料极大地丰富了低损伤或无损伤细胞片层的获取手段，对细胞片组织工程的发展具有极大的推动作用。然而，由此类智能材料构建的细胞培养基材均存在各自的不足，如：通过电敏感或磁性的细胞培养基材收获细胞或细胞片层不可避免地会使得培养基材中的化学物质残留在所收获的细胞中，这将对后续的应用产生不可预知的影响；采用pH值敏感性材料收获细胞将则导致局部生理pH的偏差，会对细胞的活性造成损伤；光敏感性材料目前均是基于紫外光的诱导，同样会损伤收获的细胞。

开发和使用更多新颖的智能材料，对丰富细胞片收获方式以及克服当前存在的问题均有极大的实际应用价值，本发明由此而来。

发明内容

本发明所要解决的第一方面的问题在于克服现有技术中的不足，提供3-丙烯酰胺基苯硼酸AAPBA在制备细胞片获取基材中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供的第一方面的技术方案：3-丙烯酰胺基苯硼酸AAPBA在无支架材料组织工程中的应用。

优选地，3-丙烯酰胺基苯硼酸AAPBA在制备细胞片获取基材中的应用。

优选地，所述制备细胞片获取基材的方法，其包括如下步骤：

S1.称取适量N,N-亚甲基双丙烯酰胺MBA和少量细胞粘附肽Ac-RGD分别溶于水中，在MBA水溶液中通入氩气，然后将Ac-RGD的水溶液快速加入到N,N-亚甲基双丙烯酰胺MBA的水溶液，并加入少量连二亚硫酸钠水溶液，磁子搅拌反应；

S2.将AAPBA溶于NaOH水溶液中，然后将温度敏感性单体NIPAAm、辅助单体丙烯酰胺AAm、另一部分交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺MBA溶于前述NaOH水溶液中并混合均匀；

S3.将步骤(1)制得的溶液和(2)制得的两种溶液混合并通氩气，然后加入氧化还原引发剂APS/TEMED，混合均匀后浇铸到两层玻璃板之间，静置反应。

3-丙烯酰胺基苯硼酸AAPBA是一种含有苯硼酸基团和双键的单体化合物。其中，硼酸基团是生物相容性的官能团，有着较低的细胞毒性和免疫原性，在水相中可与顺式二醇动态结合形成硼酸酯，同样，苯硼酸基团在弱碱性条件下也可以和含有多羟基的化合物(糖类)形成稳定的复合体系，因此苯硼酸衍生物是具有糖响应性的化合物。同时，AAPBA带有的双键可参与交联反应，在其碱性水溶液中通过氧化还原反应引发可与温度敏感性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)交联反应形成水凝胶。

本发明的第二方面所要解决的问题在于提供一种温度和糖双重敏感水凝胶基材的制备方法，其包括如下步骤：

S1.称取适量N,N-亚甲基双丙烯酰胺MBA和少量细胞粘附肽Ac-RGD分别溶于水中，在MBA水溶液中通入氩气，然后将Ac-RGD的水溶液快速加入到N,N-亚甲基双丙烯酰胺MBA的水溶液，并加入少量连二亚硫酸钠水溶液，磁子搅拌反应；

S2.将AAPBA溶于NaOH水溶液中，然后将温度敏感性单体NIPAAm、辅助单体丙烯酰胺AAm、另一部分交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺MBA溶于前述NaOH水溶液中并混合均匀；