[发明专利]一种离心式水凝胶液滴的制备方法

说明书

本发明公开了一种离心式水凝胶液滴的制备方法，步骤如下：1）配制水凝胶，选取一种或多种生物大分子物质配制成具有粘度的水凝胶；2）制备水凝胶液滴，在由含1~20%（v/v）EM 180的棕榈酸异丙酯组成的油相系统中，将步骤2）制备的水凝胶经离心剪切生成水凝胶液滴。另一种实施方式，在步骤2）水凝胶中混合消化游离的细胞，经离心剪切生成负载细胞的水凝胶液滴。本发明证明其可用于细胞3D培养，与传统技术相比，具有成本低、工艺简便、高通量和高重复性等优点，为组织工程、细胞3D打印、肿瘤研究及药物开发等提供新制备方法。

技术领域

本发明涉及一种离心式水凝胶液滴的制备方法，属于生物医学工程、合成生物学与微流控技术交叉领域。

背景技术

传统静态细胞培养往往在二维培养皿中进行，并接触玻璃或塑料的培养皿表面。这样的方式会影响细胞中基因的表达且无法持续生长及分化。相较之，三维细胞培养往往能够保持细胞的分化特性，在组织芯片、类器官模型、肿瘤研究及药物研发等方面有着广阔的应用前景。采用水凝胶液滴负载细胞是三维细胞培养的一种重要技术手段。负载细胞的水凝胶液滴的生产成本、便捷性、可重复性等直接关系到使用该技术的成本与效率。

目前，业界普遍使用微流控技术制备负载细胞的水凝胶液滴，该法需使用价格高昂的微流控仪器以及复杂的芯片制备工艺，且具有易堵塞、管道灭菌困难（无法一次性使用）和通量低等缺点。目前已有中国专利文献CN110302726A公开了一种基于微流控的负载细胞水凝胶微珠制备装置及方法，该申请结合了微流控技术制备水凝胶微珠；CN112409553A 公开了一种微流控冰晶法制备可注射多孔水凝胶微球的方法；CN 109851711A公开了一种应用于单细胞检测中的可溶性水凝胶微球及其制备方法，该法采用液滴微反应器制备微球。上述专利文献均需使用微流控技术，除非对液滴的数量要求较低，难于满足作为类组织的生物材料应用于药物筛选和3D打印等领域中。

综上，目前常用的制备工艺与微流控相关，在通量、成本、简便性等方面均略有欠缺。另外，两相混合法制备的水凝胶会使用具有毒副作用的乳化剂、交联剂等，制备的水凝胶液滴均一性和安全性没有充分保证。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种离心式水凝胶液滴的制备方法。

一种离心式水凝胶液滴的制备方法，步骤如下：

1）配制水凝胶

选取一种或多种生物大分子物质配制成具有粘度的水凝胶；

2）制备水凝胶液滴

在由含1~20% （v/v）EM 180的棕榈酸异丙酯组成的油相系统中，将步骤2）制备的水凝胶经离心剪切生成水凝胶液滴。

另一种实施方式，在步骤2）水凝胶中混合消化游离的细胞，经离心剪切生成负载细胞的水凝胶液滴。

步骤1）中，所述的生物大分子物质具有对环境响应的凝胶性能，包括GelMA、海藻酸钠、琼脂糖。

步骤2）中，所述的细胞来自：采用2D方式培养备选细胞，经离心收集细胞并酶解得单分散的细胞。

步骤3）中，所述的油相系统采用EM 180/棕榈酸异丙酯，两者按体积比1~20：99~80混合组成油相。

所述的制备方法，结合生物胶浓度，通过调节离心力，改变生物胶通过毛细管时的速度，使得所述水凝胶液滴尺寸可调。

本发明的有益效果：

本发明提供一种基于离心的水凝胶液滴的方法并证明其可用于细胞3D培养。与传统技术相比，具有成本低、工艺简便、高通量和高重复性等优点，为组织工程、细胞3D打印、肿瘤研究及药物开发等提供新制备方法。负载细胞的液滴本身可作为生物墨水3D打印形成类组织器官，同时体积较小，大大降低了样品与试剂的消耗，可作为理想的药物筛选模型。