[发明专利]一种用于细胞和组织培养的高取代白蛋白甲基丙烯酰基水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于细胞和组织培养的高取代白蛋白甲基丙烯酰基水凝胶的制备方法，包括：将牛血清白蛋白与CB缓冲液混合得到混合液，调节混合液的pH值为7～9，加入甲基丙烯酸酐进行反应，再经后处理得到BSA‑MA；将BSA‑MA溶于PBS缓冲液中，得到溶液A；将光引发剂溶于乙醇溶液中，得到溶液B，将溶液A与溶液B混合得到水凝胶前体溶液，最后经浇铸、紫外光交联固化得到。本发明首次以牛血清白蛋白为原料合成了光固化牛血清白蛋白甲基丙烯酰水凝胶，即保证了制备过程中白蛋白不会发生变性，又保证了白蛋白中酰基的高取代，制备得到的白蛋白甲基丙烯酰基水凝胶具有优异的机械性能、吸水性、可降解性及生物相容性。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶材料领域，具体涉及一种用于细胞和组织培养的高取代白蛋白甲基丙烯酰基水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶由于其高含水量和特殊的溶胀性质等，越来越多地被用于药物传递和组织工程应用。水凝胶按照来源可分为合成水凝胶和天然水凝胶，并且都可被用来制造生物相容性良好的水膨胀聚合物网络，模拟体内微环境。合成的聚合物水凝胶可以低成本大规模批量制造，并且具有易于控制的机械性能，但其缺乏细胞识别位点。而天然聚合物水凝胶具有较好的生物相容性和生物降解性能，此外还有特定细胞相互作用位点，这对水凝胶在实际应用中和生物体的结合至关重要。但是天然水凝胶通常具有较差的机械性能，即使这些性能可以通过化学交联策略加以改善。

聚合物链的交联即在聚合物分子间形成共价键的形成，该过程可以通过以添加交联剂、烘烤、高压、盐浴为代表的化学交联方法实现，或者通过电子束、紫外线照射等物理方法实现。然而考虑到实际交联过程中的时空精度，复杂结构的交联可能性和交联效率以及交联过程中的易调节性，光引发的自由基聚合已被优先用于生物医学应用的水凝胶的制备。为了制造可以应用于生物组织工程的支架，已经用可光固化的部分(例如丙烯酰基或甲基丙烯酰基)对聚合物进行了功能化，所述光固化部分在存在光引发剂的情况下在紫外线(UV)或可见光下彼此形成共价键，从而形成交联聚合物网络凝胶。许多研究表明，天然聚合物如胶原蛋白、明胶、透明质酸、壳聚糖、海藻酸钠、右旋糖酐、硫酸软骨素、丝素和原弹性蛋白的甲基丙烯酰化是制备用于各种生物医学应用的水凝胶结构的一种有前景的策略。

白蛋白是人体血浆中最丰富的蛋白质之一，在调节血浆内皮素的压力方面起着至关重要的作用，它是金属离子和各种内源性和外源性分子在血液中的载体，具有抗氧化作用。此外，白蛋白一级序列和心形折叠三级结构有助于白蛋白应用的设计。因此，人血清白蛋白(HSA)已成功地作为药物载体应用于FDA批准的几种治疗糖尿病和各种癌症的药物中。此外，在过去的15年中，白蛋白也被用于各种组织工程应用。牛血清白蛋白(BSA)因其高利用率、低成本和分子结构与HSA相似而被选为人类血清白蛋白(HSA)的有效替代品。可见，将白蛋白水凝胶材料应用于生物医学上具有很大的应用价值。

但白蛋白很容易受pH和温度的影响而变性，给白蛋白水凝胶的制备带来极大地阻碍。因此，目前尚无以白蛋白制备水凝胶的报道。

发明内容

基于现有技术中存在的上述缺陷，本发明公开了一种用于细胞和组织培养的高取代白蛋白甲基丙烯酰基水凝胶的制备方法，首次以牛血清白蛋白为原料合成了牛血清白蛋白甲基丙烯酰水凝胶，即保证了制备过程中白蛋白不会发生变性，又保证了白蛋白中酰基的高取代，制备得到的白蛋白甲基丙烯酰基水凝胶具有优异的机械性能、吸水性、可降解性以及生物相容性，有望应用于生物医学领域，包括细胞培养，组织工程和3D生物打印，为其在再生医学中的广泛应用奠定了基础。

具体技术方案如下：

一种用于细胞和组织培养的高取代白蛋白甲基丙烯酰基水凝胶的制备方法，包括：

(1)将牛血清白蛋白(BSA)与CB缓冲液混合得到混合液，调节混合液的pH值为7～9，再加入甲基丙烯酸酐(MAA)进行反应，最后经后处理得到中间产物，记为BSA-MA；

反应过程中维持反应液的pH值为7.5～9；