[发明专利]一种用于细胞培养的水下透明多孔纤维素纸基材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于细胞培养的水下透明多孔纤维素纸基材料及其制备方法和应用，取微晶纤维素先加入到有机溶剂A中，在130～150℃搅拌预热后冷却至室温，再加入氯化锂和有机溶剂B，在60～80℃搅拌直至微晶纤维素溶解，获得纤维素溶液；向纤维素溶液中加入不溶于有机溶剂A和有机溶剂B的致孔剂，进行预凝胶，然后加入能够溶解致孔剂的溶剂C进行溶剂交换，待致孔剂全部溶入溶剂C后，去除溶剂C并干燥和后处理，得到用于细胞培养的水下透明多孔纤维素纸基材料。本发明通过添加氯化锂，有效促进溶解微晶纤维素，并添加致孔剂，通过控制致孔剂的尺寸可以获得具有不同孔径大小的多孔纤维素纸基材料，在保证孔隙率的同时具有高透光率。

技术领域

本发明涉及纸基材料领域，具体涉及一种用于细胞培养的水下透明多孔纤维素纸基材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年，纸基材料作为一种新兴的细胞培养支架材料引起了广泛关注，纸基材料不仅具有良好多孔性、柔韧性和生物兼容性，便于调节厚度和表面性质，以及能够模拟细胞外基质(ECM)的纤维状结构，在作为细胞培养平台上显示出巨大的潜力。纸芯片细胞培养技术的一个突出优势是包含不同细胞类型的多个纸基单元可以堆叠起来，得以重现体内的3D结构，也可以层层拆分而不破坏细胞结构，简单地实现3D-2D的转换，从空间上解析不同层面细胞的生长情况。“纸芯片”技术自提出以来，纤维素纸基材料(如滤纸、硝酸纤维素膜等)作为分子扩散的媒介和细胞培养的支撑，可模拟体内生长环境，具有良好的仿真性能，取得了良好效果。基于纸基材料的廉价易得、生物相容性好的特点和优势，在生物医药领域具有广泛应用，包括药物筛选，构建疾病模型，修复组织缺陷等。

然而，传统的细胞培养平台(如培养瓶、水凝胶)多是透明的，而纸基材料本身透光性较差，采用倒置显微镜观察时，无法观察到细胞。同时后期分析采用共聚焦显微镜观察时，由于纤维排布的各向异性，导致细胞图像分辨率不高从而限制了纸基材料在细胞培养中的应用。此外，一个理想的细胞培养支撑材料应该具有能够使营养物质转运和代谢产物排出的足够孔隙率，而纸基透光率和孔隙率往往成反比，因此限制了透明纤维素纸在细胞培养方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种用于细胞培养的水下透明多孔纤维素纸基材料及其制备方法和应用，制得的纸基材料在水下透光率高，能够将其用于培养细胞。

为了达到上述目的，本发明制备方法采用如下技术方案：

包括以下步骤：

(1)取微晶纤维素先加入到有机溶剂A中，在130～150℃搅拌预热后冷却至室温，再加入氯化锂和有机溶剂B，在60～80℃搅拌直至微晶纤维素溶解，获得纤维素溶液；纤维素溶液中，氯化锂的质量与有机溶剂A和有机溶剂B体积之和的比为(6～8)g：100mL，微晶纤维素的质量与有机溶剂A和有机溶剂B体积之和的比为(2～3)g：100mL；

(2)向纤维素溶液中加入不溶于有机溶剂A和有机溶剂B的致孔剂，搅拌均匀后得到混合液，混合液进行预凝胶，然后加入能够溶解致孔剂的溶剂C进行溶剂交换，待致孔剂全部溶入溶剂C后，去除溶剂C并干燥得到多孔纤维素纸基材料，经过后处理，得到用于细胞培养的水下透明多孔纤维素纸基材料。

进一步地，步骤(1)中，有机溶剂A和有机溶剂B均为N,N-二甲基乙酰胺；在60～80℃搅拌0.5～1h微晶纤维素溶解。

进一步地，步骤(1)中，每2～3g微晶纤维素先加入到20～30mL的有机溶剂A中。

进一步地，步骤(2)中，加入的致孔剂粒径小于45μm；每3mL纤维素溶液中加入2～4g的致孔剂。

进一步地，步骤(2)中，致孔剂为氯化钠颗粒。

进一步地，步骤(2)中，预凝胶是将混合液均匀平摊在培养皿中进行的，平摊厚度为2～4mm；预凝胶是在20～60℃下预凝胶0.5～1.5h。