[发明专利]高临界溶解温度型温敏水凝胶膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高临界溶解温度型温敏水凝胶膜及其制备方法，通过预辐射接枝改性、部分脱水等工艺制备具有高临界溶解温度(UCST)温敏水凝胶特性的聚丙烯膜表面接枝聚丙烯酰胺‑co‑聚丙烯腈。本发明以电子束为辐射源，对聚丙烯膜进行预辐射接枝丙烯酰胺，然后将接枝层的聚丙烯酰胺部分脱水形成聚丙烯腈，最终得到具有UCST温敏水凝胶特性的PP‑g‑P(AAm‑co‑AN)膜。本发明方法在制备过程中无需使用额外的引发剂，而且原料成本较低，后处理步骤简单，所得产物在25‑50℃范围具有UCST温敏水凝胶特性且“相转变温度”可调，接枝层对细胞无生物毒性，有望用于细胞膜的培养、转移与收获。

技术领域

发明涉及材料加工技术领域，发明了一种无需额外引发剂、高效便捷、具有较高强度的UCST型温敏水凝胶膜及其制备方法。

背景技术

组织工程的概念提出至今已有30多年，其目的是从机体获取少量的活体组织，用特殊的酶或其他方法将细胞，又称种子细胞，从组织中分离出来,在体外进行培养扩增，然后将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物材料(支架)按一定的比例混合，使细胞黏附在生物材料(支架)上形成细胞-材料复合物；将该复合物植入机体的组织或器官病损部位，随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收，植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质，最终形成相应的组织或器官，从而达到修复创伤和重建功能的目的。

目前对温敏性聚合物在细胞转移收获方面的运用主要集中于低临界溶解温度(LCST)型温敏聚合物。日本生物医用材料专家Okano.T的研究团队将一种具有LCST温敏特性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PIPAAm)接枝到培养皿表面并成功培养出心肌细胞膜。他们在37℃，即高于LCST(32℃)的条件下培养细胞，此时培养皿表面呈疏水性，有利于细胞膜贴壁生长，然后将温度降低到LCST以下，培养皿表面迅速变为亲水性，于是细胞膜自动脱落。这种表面接枝LCST水凝胶的培养皿使细胞膜的培养与收获变得非常简便。

通常LCST型表面只适用于一次性培养单种细胞膜，为此有人设想将一种具有UCST特性的温敏水凝胶与之配合进行细胞膜的收获和转移，以实现多种细胞复合膜的培养。首先在LCST型水凝胶改性的培养皿进行第一种水凝胶的培养，由于温度高于LCST而表面疏水，细胞可紧贴培养皿表面生长，完成细胞膜的培养后，将温度降低至LCST与UCST以下，原先疏水的LCST表面变成了亲水表面，也可理解为细胞所贴的壁溶解，细胞膜便会自动从原表面脱离，此时的UCST型的材料，在该温度下是疏水的，则细胞从亲水的LCST材料表面脱离的同时会黏附到相对疏水的UCST材料表面，然后，移动搭载着细胞膜至新的具有LCST表面特性的培养皿中，将温度升高至培养细胞所需的温度，UCST水凝胶材料的表面由疏水变为亲水，而培养皿表面的LCST是疏水的，细胞膜就可能从UCST材料表面脱出，黏附到LCST表面，进行另一种细胞的培养。

到目前为止，关于UCST系统的大多数研究都仅涉及溶液的合成方法和表征，至今尚未见有通过表面接枝改性制备UCST水凝胶膜的相关报道。根据Jan Seuring等人的研究结果，丙烯酰胺-丙烯腈体系是目前发现的最理想的UCST型温敏聚合物体系，该体系凝胶的UCST相变现象明显，温敏特性的重复性也较好。目前尚未见有通过表面接枝改性制备UCST温敏水凝胶膜的报道。

发明内容