[发明专利]一种基于多功能冷冻凝胶的微流体系统及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于多功能冷冻凝胶的微流体系统的制备方法，包括以下步骤：将海藻酸钠加入到2‑(N‑吗啉基)乙磺酸溶液中，加入透明质酸钠，搅拌解制得混合液；向混合液中加入己二酸二酰肼储备液、N‑(3‑二甲氨基丙基)‑N'‑乙基碳二亚胺盐酸盐储备液，混合均匀后采用注射器注入到PDMS芯片的微通道内，进行冷冻处理，然后室温下解冻，之后继续进行冷冻处理，如此反复循环，解冻处理后得到的冷冻凝胶采用去离子水洗涤，然后采用碳酸氢钠溶液处理，最后采用去离子水洗涤，制得微流体系统。该冷冻凝胶具有互连的大孔网络，便于氧气和营养物质的扩散，利于组织生长，且其稳定性好，机械性能优异。

技术领域

本发明涉及细胞培养技术领域，具体涉及一种基于多功能冷冻凝胶的微流体系统及其制备方法。

背景技术

细胞所处微环境影响细胞生物学行为，主要表现在化学和物理两种因素对细胞的生长和活动的影响。物理因素主要指细胞生长所处的力学环境，如基底的硬度。近年来，大量研究显示基底硬度对锚着生长的细胞有巨大的影响，表现在细胞形态、骨架装配、基因的表达等多方面。因此，环境力学性能的大小对细胞生物学行为具有不可忽视的影响。大量研究显示，细胞胞外基质传递的力学信号与很多生理、病理过程息息相关。随着人们对细胞力学响应行为的不断研究，将细胞力学响应与细胞化学响应行为相结合，通过细胞生物学、生物力学、免疫学等学科间的相互穿插，实现对各个重大组织病变相关机理的研究，是一件具有开创性又富有意义工作。

目前对于重大组织病变机理研究上，在细胞组织在体外培养时，采用的体外培养基质与细胞真实生长的体环境相差较大，无法真实模拟处细胞实际的生长环境。水凝胶是一种高分子聚合物材料，能够吸水溶胀且具有一定的网络结构。由于水凝胶具有良好的组织相容性、含水率较高、弹性性能良好等优势，因此，作为生物材料的水凝胶在生物、化学等领域应用广泛。

中国专利CN202011598284.0公开了一种用于肌肉干细胞培养的交联水凝胶的制备方法及应用，通过物理交联方法将壳聚糖，海藻酸盐，右旋糖酐，Ca²⁺交联形成机械强度高的双网络水凝胶，随后又通过浸渍涂覆的方法，将水凝胶涂覆了肝素和胶原蛋白，使水凝胶可以固存生长因子、粘附细胞。同时，将提取的原代肌肉干细胞接入水凝胶上，在生长培养基(79％DMEM，10％FBS，1％双抗)培养24h。随后换为分化培养基(97％DMEM，2％马血清，1％双抗)的培养箱里培养7天。利用这种水凝胶，可以加强肌肉干细胞对营养物质的吸收并有利于其生长。上述现有技术中的水凝胶虽然能利于细胞生长，但是在一些情况下，细胞培养容易受到培养基扩散的限制，可能会阻碍细胞重组。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种基于多功能冷冻凝胶的微流体系统及其制备方法，本发明首先将海藻酸钠和透明质酸钠双交联制备凝胶前驱体溶液，然后将其注入到PDMS生物芯片内，冷冻聚合，再解冻，如此反复，制得PDMS生物芯片与多孔冷冻凝胶复合的微流体系统，多孔冷冻凝胶具有互连的大孔网络，便于氧气和营养物质的扩散，利于组织生长，且其稳定性好，机械性能优异。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种基于多功能冷冻凝胶的微流体系统的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海藻酸钠加入到2-(N-吗啉基)乙磺酸溶液中搅拌至固体溶解，加入透明质酸钠，继续搅拌至固体溶解制得混合液；

(2)将己二酸二酰肼溶解在2-(N-吗啉基)乙磺酸溶液中制得己二酸二酰肼储备液，将N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐溶解在2-(N-吗啉基)乙磺酸溶液中制得N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亚胺盐酸盐储备液；