[发明专利]耐高温温敏型细胞培养介质材料及其制备方法

说明书

本发明耐高温温敏型细胞培养介质材料，其组分及浓度范围为：温敏性聚合物单体N‑异丙基丙烯酰胺10～20w/v%；生物相容性单体甲基丙烯酸〔寡聚（乙二醇）〕0.9～2.7w/v%；交联剂八甲基丙烯酸酯基笼型倍半硅氧烷1～3w/v%；光引发剂0.4 w/v%；溶剂为1，4‑二氧六环。本发明的制备方法含有以下步骤：⑴称取组分制备预聚液；⑵注入模具、紫外灯下形成凝胶；⑶凝胶在溶剂中溶胀，去除未反应的单体和交联剂；（4）凝胶在磷酸盐缓冲溶液中溶胀以置换溶剂，获得目标材料。本发明制备的温敏型水凝胶材料具有较好的稳定性、生物相容性、机械强度和韧性，可经受高温灭菌，支持贴壁细胞贴附和扩增，通过改变温度能实现细胞的智能收获。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，涉及温敏水凝胶材料的制备方法，具体的涉及耐高温温敏型细胞培养介质材料——八甲基丙烯酸酯基倍半硅氧烷-N-异丙基丙烯酰胺（POSS-PNIPAM）水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

传统的贴壁细胞培养时，当细胞进行传代或收获时，通常需要用胰酶对细胞进行消化，而酶消化会在一定程度上破坏细胞膜蛋白，影响细胞的活性。特别是当细胞作为产品时，胰酶消化的影响将会影响细胞最终的质量，所以，采用细胞贴附性能可控的智能材料培养细胞成为一种趋势。

目前，可调控细胞贴附性能的智能型响应材料主要有pH响应材料、光响应材料、电势响应材料以及温度响应材料。所述pH响应材料（聚合物）的主要特征是：当pH发生变化时，聚合物材料的相分离、溶解性和溶胀行为会发生改变，从而影响细胞在材料表面的贴附；因为在细胞培养过程中，细胞生长在材料表面，pH的大幅度变化会对细胞产生不可逆转的损伤。所述光响应材料的主要特征是：材料经紫外光照射后会迅速发生降解，使细胞与材料分离，可在几分钟内收获细胞。但是，紫外光照射会降低细胞活性、甚至导致细胞变异，因此，所述光响应材料难以用于细胞产品的制备。所述电势响应材料不仅制备方法非常复杂、成本高以及操作难度大，而且电压与细胞膜收缩之间的关系尚未明确。因此，电势响应材料目前还处在研究阶段，离实际应用还比较遥远。所述温度响应材料是指材料的某些特性会随温度的变化而改变，使得细胞在材料表面的贴附性能发生变化，从而使贴附在材料表面的细胞自动脱落。由于在一定的范围内，温度的变化对细胞的影响较小，因此，温度响应材料是一种有应用潜力的细胞培养介质。目前研究最多的温度响应材料是基于N-异丙基丙烯酰胺的水凝胶。但是，由于该材料生物相容性和力学性能欠佳，而材料的力学性能对贴壁细胞的生长有很大的影响，如对贴壁细胞在材料上的贴壁、生长和分化的影响。此外，细胞培养需要严格的无菌环境，很多水凝胶类材料无法耐受高温灭菌，使得其应用价值降低。可见，现有的温度响应材料离实际应用尚有不小的差距。

有研究表明：N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）是温敏性聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)的单体，具有温度响应性。甲基丙烯酸〔寡聚（乙二醇）〕（OEGMA）是乙二醇的寡聚体，其具有良好的生物相容性、亲水性以及一定的温敏性。八甲基丙烯酸酯基笼型倍半硅氧烷（OMAPOSS）是一类具有独特笼形结构并具有八臂甲基丙烯酸甲酯基的有机-无机纳米化合物，能提高材料的热稳定性、力学性能以及疏水性，提高材料的刚性和表面粗糙度。我们在现有研究的基础上能否开发更好的智能型响应材料呢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足并在现有研究成果的基础上，提供耐高温温敏型细胞培养介质材料，它以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）和甲基丙烯酸〔寡聚（乙二醇）〕（OEGMA）为单体、八甲基丙烯酸酯基笼型倍半硅氧烷（OMAPOSS）为交联剂制备温敏型水凝胶材料，使材料的力学性能得以增强，提高细胞在材料表面的贴附力。由于该温敏型水凝胶材料在高温下疏水，使得其在高温条件下具有类似硬塑料的状态，在高温灭菌后该温敏型水凝胶材料不会发生降解且形态保持稳定；降温后又可恢复到水凝胶状态，可作为耐高温温敏型细胞培养介质材料。本发明的再一目的是，提供所述细胞培养介质材料的制备方法，使之能有效地制取所述的细胞培养介质材料。本发明制备的细胞培养介质材料具有良好力学性能、生物相容性以及温度响应性，可用于间充质干细胞等贴壁类细胞的培养。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。