[发明专利]一种三维多孔结构细胞培养支架的制备方法

说明书

本发明属于新材料和生物技术领域，具体公开了一种三维多孔结构细胞培养支架的制备方法，其支架基体主要组分按重量份算：聚己内酯60‑85份、聚乙烯醇缩丁醛5‑20份、壳聚糖2‑10份、聚丙烯酸钠2‑10份和环氧大豆油1‑5份，采用3D打印技术获得微米级有序微孔，经造孔制备后获得微纳级微孔，经过凝胶修饰改性并交联后获得凝胶相的网络贯穿的多孔结构，并采用介孔二氧化硅负载烟酸引入到培养支架中之后，明显的提高了支架的亲水性、生物相容性、细胞的贴壁粘附性及增殖生长性等，本文介绍的细胞培养支架具有良好的高效性、无毒性、可生物降解性等有点。

技术领域

本发明属于新材料和生物技术领域，具体涉及一种三维多孔结构细胞培养支架的制备方法。

背景技术

随着3D打印技术的不断发展、应用和推广，使用和体验的人越来越多，应用的领域也是越来越广泛了。如何将3D打印应用于细胞培养也已成为又一个热点，例如，骨折、骨损、骨肿瘤等骨科医疗科学的骨细胞研究，皮组织细胞、口腔细胞、内脏各器官细胞等的培养，越来越多的科研人员都在研究，也报道或上市了一些产品。

传统的细胞培养装置、设备或支架都属于二维的平面培养模式，虽然在一定程度上可以满足很大一部分的产业需求，但也存在一些不足或缺陷，比如细胞在培养过程中增殖后细胞出现拥挤，部分无黏附着床空间，暴露在培养液表面等。三维培养支架的出现很好地解决了二维培养所存在的不足与缺陷，三维支架丰富的网络空间结构可以给细胞的增殖和黏附提供更大的附着比表面积，提高细胞的产量和质量，减少细胞之间彼此的接触和抑制，具有模拟人体或动物体的三维结构生长环境，有利于细胞与细胞之间及细胞与细胞外质之间的交互作用及代谢产物的排除，有利于细胞的分化及原属性功能的表达。

目前，大部分的三维培养支架以蛋白、明胶、凝胶糖类、海藻酸盐类等为原料，还有部分加入天然可降解或易降解高分子材料加以辅助，采用冷冻成型、模具成型、凝胶点胶或打印成型、静电纺丝成型等得到三维细胞培养支架。这类三维培养支架都有一个明显的缺陷就是支架的力学性能较差，脆性大，强度不够；再者，也不利于营养物深度传输和细胞代谢物的排除，不利于细胞与支架的分离和获取，且支架难以回收利用。此外，目前部分采用聚己内酯作为支架基体，由于其疏水性，不利于细胞的附着贴壁，且后期对聚己内酯支架的修饰也具有很大难度，如基体骨架的表面粗糙度、凝胶不易被牢固修饰在支架表面，且被修饰的凝胶过少起不了很好的作用，过多则会出现不利于营养物深度传输和细胞代谢物的排除，也不利于细胞与支架的分离和获取等不良影响；故此，亟待开发一种既具有良好的细胞亲和性、粘附性，又具有可实现的细胞分离获取性，还具有可靠力学性能的三维细胞培养支架来满足生产发展的需求。

中国专利（CN201510783345.3）公开了三维细胞培养支架及其制备方法，其特征为，所述的原料为透明聚苯乙烯与透明苯乙烯-丁二烯无规共聚物以质量比为（90-60）：（10-40）的复合物；其原料为疏水性的材料，不利于细胞的黏附，而经过等离子处理后会提升一定的细胞黏附率；此外聚苯乙烯与透明苯乙烯-丁二烯无规共聚物都为不可降解或难降解的高分子聚合物，不利于用后处理；而本申请采用的聚己内酯复合材料，既具有良好细胞相容性、亲水性、生物可降解性，并结合凝胶的优点而修饰到支架中，大大的提高了培养支架的细胞黏附性，也保持了培养支架原有的力学性能和易分离等性能，还保持了培养支架的可生物自然降解特性，用后处理不对环境产生伤害，填埋、堆肥或再利用均可。

中国专利（CN202110722057.2）公开了用于修复跟腱缺损的3D打印支架及其制备方法，其特征为，所述的原料为Pluronic-F127与聚己内酯的酸性混合液，采用其所述的3D电流体喷射打印的方法制备得到打印支架，此液体打印方法类似于进程有序的直写静电纺丝，此方法不利于打印厚度比较大的支架，其打印的交接点每一层都交接两次，会高出其平面，厚度越厚则越明显，液体打印完经过蒸发干燥之后会出现明显的收缩，得到的支架相对也是比较柔软，其横向网络结构有很多被堆积在一起，也降低了其的比表面积及细胞可附着的场所。