[发明专利]一种具有分级双层多孔冻凝胶材料的制备方法

说明书

本发明涉及生物材料技术领域，具体公开了一种具有分级双层多孔冻凝胶材料的制备方法，采用甲基丙烯酸酐改性的明胶作为原材料，通过控制内外层预聚物的冷冻温度，从而制备出具有不同孔径的双层冻凝胶材料。该方法制备的冻凝胶材料可以充分模拟自然组织多孔结构内部的复杂变化，保证营养物质传输和废物代谢，有利于组织的再生和修复。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种具有分级双层多孔冻凝胶材料的制备方法。

背景技术

采用冷冻聚合的方法制备得到的多孔冻凝胶是近年来快速发展的一种新型的生物材料，广泛应用于干细胞移植、组织工程、药物控释以及免疫治疗的研究中。冻凝胶是通过预聚物在零度以下的温度下的受控聚合，以冰晶作为致孔剂，形成具有超大孔结构的海绵状材料。由于冷冻结晶的过程本质上是高度互连的，利用冷冻溶剂晶体作为相互连接的致孔剂，有效地避免了传统致孔剂法的孔贯通性不佳以及残留导致的细胞毒性等问题。对于组织工程而言，冻凝胶具有微米级的贯穿多孔结构以及诸多独特的性能，例如柔软而富有弹性，可以压缩到初始体积的90％以上且不会造成任何永久性的机械损伤；能够快速溶胀，促进细胞的增殖和迁移，有利于血管网络的生成。

冻凝胶大多采用“冷冻/解冻”的方法进行制备，其制备过程主要分成以下三个步骤：1)形成冰晶的相分离过程；2)集中在冰晶之间的非冻结液相中的反应物的交联/聚合反应；3)解冻冰晶形成开放的和相互连接的多孔聚合物网络结构。具体而言，低温导致溶剂(如水)相分离为冻结相(冰晶)和冰晶周围的非冻结相，在溶剂结晶过程中，溶剂晶体不断长大，直到与另一个晶面接触，形成高度互联的晶体结构。冷冻聚合反应发生时的温度直接影响冷冻聚合时相分离的发生方式，对冷冻胶的特性产生直接的影响。研究发现，采用不同的冷冻聚合温度，可以有效控制孔的大小、分布、取向和连通性以及孔壁厚度等性能。根据经典的成核理论，在较低的冷凝温度下结晶速率大大增加，导致大量较小的溶剂型晶体的成核，从而可以制备出具有更小孔径的冻凝胶。而在较高的冷凝温度下，可以制备出具有更大孔径的冻凝胶材料。

然而现有的冻凝胶材料无法充分模拟自然组织多孔结构内部的复杂分级变化，无法确保营养物质传输和废物代谢，不利于组织的再生和修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有分级双层多孔冻凝胶材料的制备方法，旨在解决现有技术中的冻凝胶材料无法充分模拟自然组织多孔结构内部的复杂分级变化，无法确保营养物质传输和废物代谢，不利于组织的再生和修复的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的一种具有分级双层多孔冻凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：

称取100mg甲基丙烯酸酐改性后的明胶于1mL磷酸盐缓冲液中，置于水浴锅中溶解得预聚物溶液；

将所述预聚物溶液中的预聚物置于冰水混合物内，同时将内圈模具放入-80℃冰箱里预冷；

取出混合于冰水混合物内的所述预聚物加入反应剂，迅速混匀后得到第一混合液，并用移液枪将所述第一混合液放入所述内圈模具内，置于-80℃条件下；

取出置于-80℃条件下的材料和所述内圈模具，并将所述内圈模具换为外圈模具，所述材料置于模具中央，放置在冰浴上；

将所述预聚物溶液中的预聚液放入冰水混合物内，得到综合溶液；

取出所述综合溶液并加入反应剂，迅速混匀后得到第二混合液，并用移液枪将所述第二混合液放入内圈材料与外圈模具中间，全部放于-20℃冰箱，等待预设时间后用去离子水解冻得双圈冻凝胶材料。

其中，在置于水浴锅中溶解得预聚物溶液的步骤中：

所述水浴锅温度为60℃。

其中，将所述预聚物溶液中的预聚物置于冰水混合物内的时间为1分钟。

其中，所述将内圈模具放入-80℃冰箱里预冷的时间为1分钟。