[发明专利]一种表层包埋细胞的可降解生物相容性水凝胶膜的制备方法

说明书

本发明提供了一种表层包埋细胞的可降解生物相容性水凝胶膜的制备方法。首先将天然高分子聚合物，致孔剂溶于水中得到铸膜液A，将细胞分散到铸膜液A中得到的铸膜液B。在A玻璃板上用缠绕直径为d_A的铜丝的玻璃棒将铸膜液A刮均匀，在B玻璃板上用缠绕直径为d_B的铜丝的玻璃棒将铸膜液B刮均匀，然后立即将玻璃板B倒扣在玻璃板A上，两块玻璃板之间用直径为d的铜丝隔开，其中d≤d_A+d_B。将两块玻璃板浸泡入交联剂溶液中使天然高分子聚合物充分交联后，用大量水洗脱掉致孔剂，得到一种表层包埋细胞的可降解生物相容性水凝胶膜。该水凝胶膜厚度可控，生物相容性好，可生物降解，在组织工程领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种表层包埋细胞的可降解生物相容性水凝胶膜的制备方法，属于生物材料和组织工程领域。

背景技术

组织工程是建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代。组织工程的三要素包括种子细胞、基质材料和调节因子。过去组织工程支架通常从材料学的角度设计，而不是从生物学角度考虑如何使植入材料整合重建组织，植入材料常因细胞利用率低、支架降解导致的纤维化、排异和炎性反应等因素达不到预期修复效果。天然生物材料来源广泛、无毒、生物相容性和生物可降解性良好，但是其加工提取困难、力学性能不佳，限制了其在组织工程中的应用。人工合成的无机材料化学性质稳定，生物相容性好，但降解速率慢，部分降解产物不易被机体吸收、力学性能差。人工合成的有机高分子材料降解可控，但是材料表面缺乏细胞识别信号，不利于细胞的特异性粘附和特异基因的激活。

高分子水凝胶是由高分子三维网络与水组成的多元体系，对环境刺激在形状上产生巨大变化的聚合物网络。水凝胶是一种类似于生命组织的高分子材料，水凝胶与许多组织和细胞外基质非常接近，表现出良好的生物相容性，放入体内不会引发排异反应，同时为营养物质运输和代谢废物的排出提供良好通道。水凝胶可作为永久软组织损伤替代物，或作为细胞培养基质材料。Chaudhuri等将含有软骨细胞的水凝胶用于替代损伤软骨【NatureMaterials，2017，16：1243-1251】。常江教授等制备了可注射的CaAlg/CaSiO₃@SiO₂复合水凝胶，该水凝胶可以促进大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化【Acta Biomaterialia，2013，9(11)：9107-9117】。

可降解水凝胶能在机体生理环境下，通过水解、酶解等作用降解成对机体无损害的小分子物质，并且这些小分子降解产物通常是体内自身就存在的，如氨基酸、乳酸等，最后，通过机体的新陈代谢完全吸收和排泄，对机体无毒副作用，因而在生物医学领域有广泛的应用。目前研究较多的天然高分子可降解水凝胶包括琼脂、海藻酸钠、明胶、壳聚糖、纤维素和羧甲基壳聚糖等。但是由于水凝胶光滑的表面和高的亲水性，细胞在水凝胶表面不易粘附增殖。即使在水凝胶中加入了纤维粘连蛋白促进细胞粘附，也难以控制贴壁细胞的密度。三维培养因细胞包埋过深影响养分和代谢物传输，引起细胞死亡。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是细胞在水凝胶表面不易粘附，难以控制贴壁细胞密度，三维培养因细胞包埋过深影响养分和代谢物传输，引起细胞死亡的问题。

本发明解决所述细胞在水凝胶表面不易粘附，难以控制贴壁细胞密度，三维培养因细胞包埋过深影响养分和代谢物传输，引起细胞死亡的问题的技术方案是提供一种表层包埋细胞的可降解生物相容性水凝胶膜的制备方法。