[发明专利]一种包覆细胞的磁性微凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种包覆细胞的磁性微凝胶及其制备方法与应用。它的制备方法，包括如下步骤：1)将细胞与氧化铁纳米颗粒子在细胞培养液中进行共培养，得到表面粘附磁性纳米颗粒的细胞；2)将所述表面粘附磁性纳米颗粒的细胞与藻酸盐水溶液混合，形成分散相；通过PDMS微流控设备，用连续相对所述分散相进行切割，形成微液滴；在所述PDMS微流控设备中，所述微液滴中释放Fe³⁺和藻酸盐水溶液进行交联反应，即得到包覆细胞的磁性微凝胶。本发明制备方法可控，制得的产品具有超顺磁性，具有T1/T2双模态MRI医疗成像能力，成像更为清晰。

技术领域

本发明涉及一种包覆细胞的磁性微凝胶及其制备方法与应用，属于生物医药材料领域。

背景技术

目前细胞在注射过程中会由于剪切力会造成的细胞膜损伤，或者由于体内复杂流体流动不断受到高剪切应力引起的细胞坏死，抑或由于宿主免疫细胞导致的细胞溶解并凋亡，目前常采用微米级海藻酸盐颗粒在细胞表面通过化学反应生成微凝胶的方式对活细胞进行包封，从而形成保护膜来保护细胞。理想微凝胶颗粒应该由均匀的网络结构组成，使被封装的细胞能够在一个可控的微环境中被稳定地包裹。由于微凝胶的单分散性、大小、形貌及微结构对细胞的性质和功能有重要影响，因此，利用液滴微流体技术强大的微液滴生产及操控能力，可以对海藻酸盐微凝胶的大小、形状和形态进行精确控制。目前已知对细胞进行海藻酸盐微凝胶包覆的技术包括如下四种方法：

方法一、海藻酸钠溶液被油相乳化成小海藻酸钠水滴，并与氯化钙中的Ca²⁺离子交联形成海藻酸盐微凝胶；

方法二、采用水不溶性碳酸钙纳米颗粒分散在海藻钠溶液中，碳酸钙纳米颗粒及海藻酸钠的混合溶液被切割形成微液滴，在酸性条件下溶解碳酸钙产生Ca²⁺离子，再与海藻酸钠溶液交联形成海藻酸盐微凝胶；

方法三、通过油相输送氯酸钙或醋酸颗粒，与海藻酸钠溶液均匀混合后发生交联形成海藻酸盐微凝胶；

方法四、以水溶性乙二胺四乙酸二钠钙(简称EDTA-二钠钙，又为Ca-EDTA)的形式输送钙离子，乳化海藻酸盐和复合物混合均匀后，被氟化碳油(溶有乙酸)切割形成液滴后在酸性条件Ca-EDTA解离释放Ca²⁺离子，与海藻酸钠溶液交联形成海藻酸盐微凝胶。

但是这些海藻酸盐微凝胶包覆的技术存在以下缺点：

1、方法一中存在离子交联过程中钙离子会立即接触海藻酸链，导致交联反应发生在钙离子均匀分布之前，导致微凝胶的厚度不均匀；同时钙离子与海藻酸链快速反应通常会导致微流控装置内不受控制的凝胶化，堵塞微流控管道；

2、方法二中由于碳酸钙纳米颗粒的水不溶性，在酸溶解碳酸钙后导致钙离子在液滴内的不均匀分布，导致液滴内产生均匀性的凝胶过程；同时颗粒聚集时微流体堵塞微流控的通道，限制了微凝胶可获得的尺寸范围；

3、方法三中由于油相输送氯酸钙或醋酸颗粒，交联发生在钙离子均匀分布之前，降低了产生的微凝胶的均匀性；

4、方法四虽然解决了钙离子均匀分布的问题，但是在生物体内的Ca-藻酸盐微凝胶主要通过涉及扩散和迁移的机制递送治疗性细胞，导致大多数静脉内递送的细胞被困在肺和网状内皮系统中，多达60％的细胞甚至无法到达靶位；Ca-藻酸盐微凝胶的细胞封装率低，通常为20％～30％，导致大量无细胞的微凝胶的产生，严重影响治疗效果；最后上述方法都缺乏一种有效的体内成像技术来对细胞进行实时跟踪，导致无法实现治疗效果的无创监测及长期评估。

发明内容

本发明的目的是提供一种包覆细胞的磁性微凝胶及其制备方法与应用。

本发明制备方法可控，制得的产品具有超顺磁性，具有T1/T2双模态MRI医疗成像能力，成像更为清晰。