[发明专利]一种烷氧醚树枝化壳聚糖微凝胶、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种烷氧醚树枝化壳聚糖微凝胶、其制备方法及其应用，本发明利用烷氧醚树枝化基元修饰的壳聚糖为原料，借助液滴微流控优异的形貌控制功能，结合席夫碱化学交联制备了一类尺寸分布均一的烷氧醚树枝化壳聚糖微凝胶。这种微凝胶兼具了壳聚糖优良的生物相容性、席夫碱动态化学键带来的pH响应性和烷氧醚树枝化基元的温度响应性，具有环境屏蔽效果，可包络并保护蛋白、细胞等生物活性物质。使用微流控技术，可实现微凝胶在制备过程中对细胞的包封，微凝胶可作为细胞培养基质材料不仅可保持细胞活力，且通过调控pH能够可控地裂解并释放细胞。本发明所得的微凝胶可应用为细胞基质材料，也可以应用于其它组织工程以及药物控释领域。

技术领域

本发明属于生物材料制造领域，涉及一种烷氧醚树枝化壳聚糖微凝胶、其制备方法及其应用。属于天然高分子微凝胶材料领域，也涉及细胞培养基质以及组织工程领域。

背景技术

组织工程需要结合材料、机械、化学和生物科学，通过人工重建的方法修复甚至取代失去生物功能的组织结构或器官。目前应用最多的组织工程方法是将患者的自体细胞分离并整合到模拟细胞外基质的三维支架中，这些充满细胞的支架为新组织提供了环境。细胞基质需要为细胞提供养分传递以及废物排泄的环境条件，维持细胞和组织的生长。对于体内移植的情况，生物支架还需要能够逐渐降解并被所需的新组织所取代，所以基质材料的选择需要满足以下几点条件：良好的生物相容性、合适的机械性能以及良好的可降解性。

微凝胶是一类重要的生物材料，可对生物活性物质进行负载，较大的空隙可用于营养物质和水分的转移，促进细胞与基质的相互作用，用于再生医学和治疗性生物分子的控制传递。因为其机械性能与生命系统中许多物体的机械性能相似，并且具有良好的生物相容性和生物降解性。已成为细胞培养基质等生物医学应用的有效功能平台，可用于封装、稳定、培养和输送活细胞。烷氧醚类树枝化聚合物具有优异的温敏特性，树枝化侧链高密度堆砌所赋予的协同作用，可对客体分子实现有效包络；同时烷氧醚也具有优异的生物相容性，并且没有代谢毒性，因此是一种优良的细胞外基质材料。但是一个关键的挑战是如何设计凝胶的结构，使之能够满足细胞物质交换和生长的需要。传统的宏观凝胶具有较大的物质传输障碍，导致凝胶内部的细胞和外部生长状态存在较大差异，且由于物质交换不足导致细胞生长较慢。微凝胶能够克服这一缺陷，为细胞活性维持和生长提供更为优异的环境。因此亟需制备尺寸、成分和组装精确可控的微凝胶作为模拟细胞外基质。此外，如果能够通过外界条件的刺激精确控制微凝胶与外界的物质交换，可以增加对凝胶包裹细胞的精确调控能力，还能控制微凝胶在解离后释放细胞。传统的沉淀聚合、乳液聚合和喷雾干燥等方法制备出的微凝胶存在着重现性和尺寸分布不均等问题，难以满足这类微凝胶制备的需要，亟需针对树形烷氧醚材料的特征开发一种精确可控的方法制备尺寸均一、成分确定的微凝胶来满足上述应用需求

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种烷氧醚树枝化壳聚糖微凝胶、其制备方法及其应用，利用液滴微流控技术对流体的精确化控制，基于席夫碱动态共价作用制备了尺寸分布均一、且大小可调的烷氧醚树枝化壳聚糖智能微凝胶，还能对细胞这类生物活性物质在线包封。本发明智能微凝胶表现出良好的生物相容性和温度敏感性，适合用作为细胞培养基质，能够促进细胞生长，还能通过调控pH来控制席夫碱键的解离，从而控制微凝胶的裂解速度，可控释放其中包络的细胞。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种烷氧醚树枝化壳聚糖微凝胶的制备方法，包括如下步骤：

a.将烷氧醚树枝化壳聚糖和聚乙二醇交联剂分别溶解在PBS溶液中，均配制成水相溶液分散相，作为两相分散相，备用；将含有质量百分比为0.1～1％的表面活性剂的油相溶液作为连续相，备用；

所采用的烷氧醚树枝化壳聚糖的结构式为：

其中，p＝1～4，X为OEt或OMe，其中烷氧醚基元为三臂、四臂或六臂；