一种纤维素微凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。用前景好。用前景好。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素微凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物材料
，具体涉及一种纤维素微凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种纤维素微凝胶，具有体内降解周期较长的特点。
[0005]本专利技术还提出一种纤维素微凝胶的制备方法。
[0006]本专利技术还提出一种生物墨水。
[0007]本专利技术还提出一种细胞3D培养载体。
[0008]本专利技术还提出一种生物材料。
[0009]本专利技术还提出一种医用材料。
[0010]本专利技术还提出一种医疗器械。
[0011]本专利技术还提出上述纤维素微凝胶或生物墨水的应用。
[0012]本专利技术的第一方面，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。
[0013]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。
[0014]根据本专利技术实施例的纤维素微凝胶，至少具有以下有益效果：本专利技术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：
[0015]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；
[0016]本专利技术使用的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。
[0017]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。本专利技术中在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。
[0018]本专利技术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
具有很好的应用前景。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述羧甲基纤维素钠中的羧基经活化后，与所述氨基聚乙二醇丙烯酸酯反应，得到双键修饰的纤维素单体。
[0020]在本专利技术的一些优选的实施方式中，活化所述羧甲基纤维素钠侧链上的羧基。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述氨基聚乙二醇丙烯酸酯的分子量为1000
‑
5000。
[0022]通过上述实施方式，PEGA改性CMC能够提高CMC的分子量，使DCMC能够快速固化。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，羧甲基纤维素钠粘度为3000
‑
5000mpa
·
s。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述氨基聚乙二醇丙烯酸酯与所述羧甲基纤维素钠的质量比值为1：(1
‑
10)。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，所述纤维素微凝胶为包裹细胞的纤维素微凝胶。
[0026]通过上述实施方式，本专利技术中的包裹细胞的纤维素微凝胶，具有较优的力学性能、稳定性较好、体内降解周期较长，可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。
[0027]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述细胞包括成纤维细胞、肾细胞、胰岛细胞或肝细胞的至少一种。
[0028]本专利技术的第二方面，提出了一种纤维素微凝胶的制备方法，包括如下步骤：以双键修饰的纤维素单体为原料，采用微流控技术制备得到所述纤维素微凝胶，其中，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。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：
[0030]S1，羧甲基纤维素钠中的羧基经活化后，与氨基聚乙二醇丙烯酸酯反应，得到双键修饰的纤维素单体；
[0031]S2，光引发剂的溶液与所述双键修饰的纤维素单体混合，得到混合物Ⅰ，过滤除菌后与生物细胞重悬液混合，得到混合物Ⅱ；
[0032]S3，以所述混合物Ⅱ为水相，通过微流控技术、光引发聚合，制备得到所述纤维素微凝胶。
[0033]其中，双键修饰的纤维素单体的前驱液；混合物Ⅱ为生物墨水。
[0034]通过上述实施方式，本专利技术公开了一种水溶性的纤维素功能单体(双键修饰的纤维素单体)。该纤维素单体可以采用微流控技术制备成微液滴，进而通过光引发进一步反应和交联成微凝胶球，从而使用于细胞包裹。双键修饰的纤维素单体能在温和条件下制备得
到微凝胶球，即所述纤维素微凝胶。所得纤维素微凝胶具有较优的力学性能，同时具有较长的降解时间。
[0035]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述羧甲基纤维素钠中的羧基经活化后，与所述氨基聚乙二醇丙烯酸酯反应，得到双键修饰的纤维素单体。
[0036]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，步骤S1中，羧甲基纤维素钠的溶液中加入活化剂，活化羧甲基纤维素钠上的羧基后，再加入氨基聚乙二醇丙烯酸酯进行反应，得到反应混合物，析出提纯后，得到所述双键修饰的纤维素单体。
[0037]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述活化剂为1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺。
[0038]1‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素微凝胶，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种纤维素微凝胶，其特征在于，所述羧甲基纤维素钠中的羧基经活化后，与所述氨基聚乙二醇丙烯酸酯反应，得到双键修饰的纤维素单体；优选地，所述氨基聚乙二醇丙烯酸酯的分子量为1000
‑
5000。3.根据权利要求1所述的一种纤维素微凝胶，其特征在于，所述纤维素微凝胶为包裹细胞的纤维素微凝胶。4.一种纤维素微凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以双键修饰的纤维素单体为原料，采用微流控技术制备得到所述纤维素微凝胶，其中，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；优选地，所述制备方法包括如下步骤：S1，羧甲基纤维素钠中的羧基经活化后，与氨基聚乙二醇丙烯酸酯反应，得到双键修饰的纤维素单体；S2，光引发剂的溶液与所述双键修饰的纤维素单体混合，得到混合物Ⅰ，过滤除菌后与生物细胞重悬液混合，得到混合物Ⅱ；S3，以所述混合物Ⅱ为水相，通过微流控技术、光引发聚合，制备得到所述纤维素微凝胶。5.一种生物墨水，其特征在于，包括如权利要求1
‑
3任一项所述的纤维素微凝胶或如权利要求4所述方法制备得到的纤维素微凝胶中的至少一种。6.一种细胞3D培养载体，其特征在于，包括如权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志远，林晨，周金生，王钧平，郑立新，李珺，
申请(专利权)人：深圳华源再生医学有限公司，
类型：发明
国别省市：