[发明专利]一种纤维素微凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纤维素微凝胶及其制备方法与应用。所述纤维素微凝胶的制备原料包括双键修饰的纤维素单体，所述双键修饰的纤维素单体为经氨基聚乙二醇丙烯酸酯双键修饰的羧甲基纤维素钠。本发明的纤维素微凝胶具有较优的力学性能、稳定性较好、体内降解周期较长，应用前景好。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种纤维素微凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

微凝胶是微米尺度的、具有三维空间网络结构的水凝胶颗粒。因其具有高含水量，成分与细胞外基质相似，生物相容性良好，可用于药物研究、组织工程和再生医学中活细胞的封装。微凝胶不仅为细胞提供一个三维的支撑结构，还可以避免细胞在注射和移植过程中所受到的损伤。此外，微凝胶可充当微米大小的3D培养单元，允许独立监测或操纵细胞。理想细胞包裹微凝胶颗粒应由尺寸可控、均匀的网络结构组成，允许将封装的细胞稳定地包裹在具有精确内部结构的受控微环境中。

细胞封装的成功临床应用很大程度上取决于一些关键特性，例如：(1)形态和尺寸特性；(2)机械稳定性；(3)生物相容性；(4)微球的分子交换性。天然高分子多糖(如海藻酸盐、琼脂糖或透明质酸)具有足够的机械性能，允许分子交换，已大量用作细胞包裹维持细胞活力。但这些天然高分子多糖在体内降解周期短，其降解后，细胞将在人体暴露，遭受人体免疫排斥而凋亡，无法实现长效治疗。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种纤维素微凝胶，具有体内降解周期较长的特点。

本发明还提出一种纤维素微凝胶的制备方法。

本发明还提出一种生物墨水。

本发明还提出一种细胞3D培养载体。

本发明还提出一种生物材料。

本发明还提出一种医用材料。

本发明还提出一种医疗器械。

本发明还提出上述纤维素微凝胶或生物墨水的应用。

本发明的第一方面，提出了一种纤维素微凝胶，所述纤维素微凝胶的制备原料包括双键修饰的纤维素单体，所述双键修饰的纤维素单体为经氨基聚乙二醇丙烯酸酯双键修饰的羧甲基纤维素钠。

氨基聚乙二醇丙烯酸酯的简称为：PEGA；羧甲基纤维素钠的简称为：CMC；双键修饰的纤维素单体的简称为：DCMC。

根据本发明实施例的纤维素微凝胶，至少具有以下有益效果：本发明采用经氨基聚乙二醇丙烯酸酯双键修饰的羧甲基纤维素钠为纤维素单体(DCMC)，制备得到的纤维素微凝胶具有较优的力学性能、稳定性较好、体内降解周期较长。具体包括：

DCMC结构上的CMC和PEGA具有较大的分子量，可在生理环境下快速成胶，并且具有较优的力学性能，且CMC和PEGA的稳定性较好，能够大大延长微凝胶在体内的降解时间；

本发明使用的CMC为水溶性天然高分子多糖，具有黏度可调节、来源广泛、生物相容性好、机械性能优异等特性。PEGA是生物相容性很好的线性分子，无抗原性，具有水溶性和良好的两亲性，同时具有免疫学惰性和分子大小可变性。且PEGA在体内降解缓慢，较其他小分子更适宜于用来修饰CMC。

由于CMC和PEGA均生物相容性好，具有很好的水溶性，均有较好的稳定性，降解缓慢。本发明中在CMC分子链上接枝烯烃基团(PEGA双键修饰)使其获得可聚合性，制备得到稳定的纤维素基微凝胶，可用于细胞包裹，在生理环境下的降解周期较长，减轻包裹细胞遭受人体免疫排斥而凋亡，有利于实现长效治疗。

本发明中的纤维素微凝胶具有体内降解周期较长的特点，具有较好的稳定性，可用于细胞封装，在生物医用材料、组织工程和再生医学技术领域具有很好的应用前景。