水凝胶的制备方法、含成骨细胞水凝胶及其制备方法技术

技术编号:13432577 阅读:142 留言:0更新日期:2016-07-30 11:01
本发明专利技术提供一种水凝胶的制备方法、含成骨细胞水凝胶及其制备方法,包括如下步骤:步骤S1,提供二醛透明质酸及RGD;步骤S2,利用高通量筛选技术获得二醛透明质酸与RGD所需的目标配比;及步骤S3,将步骤S2中所述的二醛透明质酸与RGD交联形成所需具有三维多孔结构的水凝胶。通过利用高通量筛选技术快速获得对二醛透明质酸水溶液及RGD水溶液的所需的浓度及其混合的目标配比,从而可以获得具有所需的孔径大小及孔隙率的水凝胶材料,其有利于细胞生长,尤其是成骨细胞可在水凝胶材料获得更优的生长、分化及增殖条件,从而有效提高细胞存活率及骨修复效果。

Preparation method of hydrogel, osteoblast containing hydrogel and preparation method thereof

The invention provides a hydrogel preparation, containing osteoblasts hydrogel and a preparation method thereof, which comprises the following steps: step S1, two aldehyde, hyaluronic acid and RGD; step S2, the use of high-throughput screening technology to obtain the hyaluronic acid and aldehyde RGD two required target ratio; and step S3, will the steps in the S2 two RGD cross-linked hyaluronic acid and aldehyde formation required with three-dimensional porous structure of hydrogel. Through the use of high-throughput screening to quickly get two aldehyde hyaluronic acid aqueous solution and RGD aqueous solution of required concentration and mixing ratio of the target technology, so as to obtain the hydrogel material with pore size and porosity can be required, which is conducive to cell growth, especially the osteoblasts can obtain better growth, differentiation and proliferation conditions in the hydrogel material, so as to effectively improve the survival rate of cells and bone repair effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物组织工程
,尤其涉及一种水凝胶的制备方法、含成骨细胞水凝胶及其制备方法。
技术介绍
骨是人体最重要的组织之一,担负着支撑、储钙、造血等功能。作为人体的支架,骨损伤一直是困扰人类的一大问题。目前临床上治疗骨损伤主要采用自体骨移植、异体骨移植及人造骨移植等手段,然而这些方法受来源少及严重的免疫排斥作用等影响,临床应用受限。近年来因其独特的三维多孔结构,利用水凝胶材料治疗骨损伤的研究受到了人们的广泛关注,尤其是采用海藻酸、胶原蛋白、丝素蛋白等天然高分子为原料制备的水凝胶,因其具有来源丰富、生物相容性好及可生物降解等优势,在骨损伤治疗领域具有广阔的应用前景。水凝胶是亲水的聚合物网络,水凝胶能够吸收大量的水分,但由于聚合物链间的物理交联和化学交联作用而不会溶解于水中,其在溶胀后仍能保持一定的形状。在再生医学领域,可注射的水凝胶可用于生物活性分子控释、细胞的包埋以及用作组织支架材料等方面。水凝胶在体内原位形成,这样就可避免外科手术过程中的高度创伤性、还可使患者手术创伤口加速愈合、减少病人痛苦及降低医疗费用等。现有的水凝胶材料多是将羟基磷灰石、钙离子等能促进骨骼矿化的无机成分通过共价键或共混等方式引入到凝胶三维网络结构中,利用凝胶的缓慢释放或作为组织工程支架材料用于骨修复。现有技术中一般采用在水凝胶材料表面改性接枝后在水凝胶表面接种成骨细胞,然而这种接种的方法具有一定的局限性,比如:得到的材料骨修复能力有限,水凝胶材料对于细胞的粘附力较差,且水凝胶的孔隙率、孔隙大小与力学平衡无法满足等。因此,亟待提供一种新型的水凝胶的制备方法。
技术实现思路
为克服目前水凝胶的孔隙率及孔径大小不佳的问题,本专利技术提供一种水凝胶的制备方法、含成骨细胞水凝胶及其制备方法。本专利技术为解决上述技术问题的一技术方案是提供一种水凝胶的制备方法,其包括如下的步骤:步骤S1,提供二醛透明质酸及RGD(peptidesarginine-glycine-asparticacid,精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽);步骤S2,利用高通量筛选技术获得二醛透明质酸与RGD所需的目标配比;及步骤S3,将二醛透明质酸与RGD按步骤S2获得的目标配比交联形成所需具有三维多孔结构的水凝胶。优选地,上述步骤S1进一步包括:将5g-15g透明质酸钠溶于水中,并向其中加入2.5g-7.5g高碘酸钠,待其溶解后获得反应液,并将反应液置于室温下避光反应2-24h;及在反应液中加入8-12ml乙二醇终止避光反应,将反应产物经乙醇沉淀并洗涤后,在38℃-42℃条件下烘干,获得所需二醛透明质酸。优选地,在上述步骤S2中,利用高通量筛选技术形成二醛透明质酸与RGD水凝胶微阵列芯片。优选地,上述步骤S3进一步包括:将二醛透明质酸和RGD分别配置成质量浓度为8-12mg/ml的二醛透明质酸水溶液及质量浓度为0.5-10.5mg/ml的RGD水溶液;及利用高通量筛选技术将二醛透明质酸水溶液与RGD水溶液分别以1∶9-9∶1体积比混合形成混合溶液;控制反应温度为36.5℃-37.5℃,使二醛透明质酸水溶液与RGD水溶液混合反应0.3h-0.7h后制备得到具有三维多孔结构的水凝胶材料。本专利技术为解决上述技术问题的又一技术方案是一种含成骨细胞水凝胶的制备方法,其包括如下的步骤:步骤T1,提供二醛透明质酸及RGD;步骤T2,利用高通量筛选技术获得二醛透明质酸与RGD所需的目标配比;及步骤T3,将二醛透明质酸与RGD按步骤T2的获得的目标配比混合后,加入成骨细胞悬浮液混合形成所需具有三维多孔结构含成骨细胞的水凝胶。优选地,上述步骤T3进一步包括:配置细胞浓度为5.0×105-6.0×107个/ml的成骨细胞悬浮液以备用;配置质量浓度为8-12mg/ml的二醛透明质酸水溶液及质量浓度为0.5-10.5mg/ml的RGD水溶液,并将所述二醛透明质酸水溶液与所述RGD水溶液以1∶9-9∶1体积比混合后,加入到所述成骨细胞悬浮液中进行混合及交联反应后,制备获得具有三维多孔结构含成骨细胞的水凝胶。优选地,所述步骤T3进一步包括:所述交联反应的反应温度为36.5℃-37.5℃,反应时间为0.3h-0.7h。本专利技术为解决上述技术问题的又一技术方案是一种含成骨细胞水凝胶,所述含成骨细胞水凝胶采用如上所述含成骨细胞水凝胶的制备方法制备而成。优选地,所述含成骨细胞水凝胶的最大弹性模量为0.5×102Pa-1×104Pa,在pH值为7.4的介质中,所述含成骨细胞水凝胶的平衡溶胀率为330%-810%,在pH值为1.2的介质中,所述含成骨细胞水凝胶的平衡溶胀率为120%-230%。优选地,所述含成骨细胞水凝胶的孔隙率为79%-93%,所述含成骨细胞水凝胶的孔径大小为80-200μm。相对于现有技术,本专利技术所提供的水凝胶的制备方法及含成骨细胞水凝胶的制备方法中,通过利用高通量筛选技术可以根据不同的目的,快速获得对二醛透明质酸水溶液及RGD水溶液的所需的浓度及其混合的目标配比,从而可以获得具有更优的孔径大小及孔隙率的水凝胶材料,其有利于细胞生长,尤其是成骨细胞可在水凝胶材料获得更优的生长、分化及增殖条件,从而有效提高细胞存活率及骨修复效果,还可以进一步缩短骨修复的治疗周期及骨修复治疗的治愈率。【附图说明】图1是本专利技术第一实施例水凝胶的制备方法流程示意图。图2是本专利技术第二实施例含成骨细胞水凝胶的制备方法流程示意图。图3是本专利技术利用高通量筛选技术制备可用于成骨细胞生长的水凝胶的方法制备获得的水凝胶扫描电镜照片。图4是本专利技术含成骨细胞水凝胶的制备方法中利用不同RGD浓度所制备获得的含成骨细胞水凝胶培养24h后的细胞存活率柱状图。图5是图4中所示利用不同RGD浓度所制备获得的含成骨细胞水凝胶共培养7d(day,天)后的细胞存活率柱状图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的,技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施实例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。请参阅图1,本专利技术第一实施例提供一种水凝胶的制备方法,其包括如下的步骤:步骤S1,提本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种水凝胶的制备方法,其特征在于:其包括如下的步骤:步骤S1,提供二醛透明质酸及RGD;步骤S2,利用高通量筛选技术获得二醛透明质酸与RGD所需的目标配比;及步骤S3,将二醛透明质酸与RGD按步骤S2获得的目标配比交联形成所需具有三维多孔结构的水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶的制备方法,其特征在于:其
包括如下的步骤:
步骤S1,提供二醛透明质酸及RGD;
步骤S2,利用高通量筛选技术获得二醛透明
质酸与RGD所需的目标配比;及
步骤S3,将二醛透明质酸与RGD按步骤S2
获得的目标配比交联形成所需具有三维多孔结
构的水凝胶。
2.如权利要求1中所述水凝胶的制备方法,
其特征在于:上述步骤S2中,所述获得的二醛
透明质酸与RGD所需的目标配比范围为1∶9-9∶1
体积比。
3.如权利要求1或2中所述水凝胶的制备方
法,其特征在于:在上述步骤S2中,利用高通
量筛选技术形成二醛透明质酸与RGD水凝胶微
阵列芯片。
4.如权利要求1中所述水凝胶的制备方法,
其特征在于:上述步骤S3进一步包括:将二醛
透明质酸和RGD分别配置成质量浓度为8-12mg/
ml的二醛透明质酸水溶液及质量浓度为0.5-10.
5mg/ml的RGD水溶液;及
控制反应温度为36.5℃-37.5℃,使二醛透明
质酸水溶液与RGD水溶液混合反应0.3h-0.7h后
制备得到具有三维多孔结构的水凝胶材料。
5.一种含成骨细胞水凝胶的制备方法,其特
征在于:其包括如下的步骤:
步骤T1,提供二醛透明质酸及RGD;
步骤T2,利用高通量筛选技术获得二醛透明
质酸与RGD所需的目标配比;及
步骤T3,将二醛透明质酸与RGD按步骤T2
获得的目标配比混合后,加入成骨细胞悬浮液混
合形成所需具有三维多孔结构含成骨细...

【专利技术属性】
技术研发人员:李楠楠向勇臧亮
申请(专利权)人:宁波国际材料基因工程研究院有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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