[发明专利]一种光敏生物材料多孔支架及其应用

说明书

本发明公开了一种光敏生物材料多孔支架及其应用，将葡聚糖和光敏生物材料分别配置成水溶液，并按照一定的体积比例进行混合，使葡聚糖以液滴状分布在光敏生物材料溶液中；其中，光敏生物材料溶液的体积大于葡聚糖水溶液的体积；在光照条件下光敏生物材料聚合形成水凝胶，将水凝胶浸泡在水中去除葡聚糖得到光敏生物材料多孔支架。本发明所述光敏生物材料多孔支架不仅可以为细胞生长提供氧气以及营养物质，实现氧气及营养物质的快速交换，还可为细胞提供无应力束缚的生长空间，促进载入细胞的存活，保障细胞功能的实现。

技术领域

本发明涉及生物和光动力学技术领域，具体涉及一种光敏生物材料多孔支架及其应用。

背景技术

现有技术中，将细胞与光敏生物材料结合主要包括两种方法：一种是将光敏材料固化成型后，再在材料表面接种细胞，这种方法虽然易于操作，但细胞大部分附着在材料表面，很难均匀地分布在材料中；而另一种方法，是先将细胞与光敏生物材料水溶液混合，再通过光照使光敏生物材料交联，从而使细胞包裹在光敏生物材料中。这种方法虽然可以使细胞均匀地包裹在光敏生物材料中，但这种方式形成的水凝胶结构具有非常致密的网络结构，这种结构会严重限制水凝胶内外氧气以及各种营养物质的交换，导致处于网络结构中的细胞难以获得足够的氧气以及营养物质，从而影响细胞正常生长和发育；并且，这种水凝胶网络结构在形成过程中会对其包裹的细胞产生强大的应力，导致细胞的生长受到应力束缚，进而影响细胞的存活以及功能。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种光敏生物材料多孔支架，以解决现有技术中光敏基团在成型过程中会对细胞生长造成不良影响的问题。

进一步，本发明还提供所述光敏生物材料多孔支架通过生物3D打印搭载细胞的应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种光敏生物材料多孔支架，采用如下方法制备而成：

1）配置浓度为5%~30%光敏生物材料溶液；

2）配置浓度为0.1%~20%的葡聚糖溶液；

3）将步骤1）和步骤2）配制溶液按照一定的体积比例进行混合，使葡聚糖以液滴状分布在光敏生物材料溶液中；

4）将步骤3）得到的溶液进行365~405nm波长的光照射成型，照射时间大于0.1s；

5）将步骤4）成型后的支架材料浸泡在溶液中，以去除葡聚糖得到光敏生物材料多孔支架。

本发明还提供一种光敏生物材料多孔支架的应用，通过生物3D打印制备搭载有细胞所述光敏生物材料多孔支架。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用葡聚糖溶液与光敏生物材料混合，使葡聚糖溶液以球状液滴的形式分布在光敏生物材料中，在光照下，可使光敏生物材料聚合形成水凝胶，将葡聚糖包裹在其中，通过浸泡将葡聚糖去除，进而形成具有多孔结构的水凝胶。本发明光敏生物材料多孔支架具有大孔结构，能够有效促进氧气和营养物质在支架材料中的交换；同时，还可促进载入细胞的增殖、存活及细胞骨架的伸展，提升细胞的存活率。

2、本发明光敏生物材料多孔支架不仅可以为细胞生长提供氧气以及营养物质，实现氧气及营养物质的快速交换，还可为细胞提供无应力束缚的生长空间，促进载入细胞的存活，保障细胞功能的实现。

3、本发明通过温和的反应条件获得多孔结构的水凝胶，成孔过程不需要外界条件的刺激，避免传统成孔工艺中对细胞的损伤，例如冻干发和有机溶剂成孔法等，提高了细胞存活率，确保细胞生长后能够实现其应有的功能。

4、本发明光敏生物材料多孔支架可通过生物3D打印实现细胞搭载，从而可实现高精度复杂组织结构的制备，以应对不同组织结构的需求。

5、本发明操作过程简单，只需要将葡聚糖溶液和光敏生物材料进行混合，既可得到形成液滴状的葡聚糖分布在光敏生物材料溶液中，整个致孔过程条件温和，不对封装的细胞产生毒副作用。