【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料领域，涉及一种水凝胶及其制备方法，尤其涉及一种用于心肌类器官培养的水凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、随着生物医学技术的不断发展，生物医用材料的种类和应用范围也在不断拓展。如今生物医用材料已经可以应用于各种领域，例如组织工程、生物传感器、人工器官、医用纳米技术等。生物材料是包括可以在医疗和生物学应用中使用的各种材料，如金属，陶瓷，高分子材料等。其中，水凝胶作为一种三维支架材料，在类器官的培养和应用中发挥了重要作用。其具有高生物相容性，可调控的机械性能，可降解性等等优势。水凝胶在生物医学领域的应用非常广泛，包括但不限于：组织工程：用于构建人工组织和器官。药物递送：用于控制药物释放和靶向递送。伤口敷料：用于促进伤口愈合和防止感染。软体机器人：用于制造柔性和可变形的机器人部件。水凝胶的这些优势使其在生物医学领域具有巨大的潜力和广泛的应用前景。目前已有大量研究将各种不同的水凝胶作为一种三维细胞支架用于心肌类器官的培养当中，以用于心肌类器官的成熟度和促血管化等方向的研究。
2、现有培养心肌类器官的水凝胶的缺点：
3、1)限制内皮细胞的三维生长。目前常用于构建水凝胶的高分子材料包括壳聚糖、聚乙二醇、透明质酸等。由于高分子具有较多的活性官能团，可以将其进行双键化修饰，从而用自由基引发的方法形成水凝胶；但许多双键化共价交联的水凝胶由于共价键的稳定性难以支持内皮细胞对水凝胶基质进行动态响应和重塑微环境，限制了内皮细胞的三维生长，因此如何调控水凝胶的微观结构使其更利于内皮细胞三维生长促进心肌类器官的
4、2)动态交联键的不稳定。动态交联的水凝胶由于水凝胶网络的交联点是可逆的动态键如离子键、氢键、亲疏水作用等，在细胞生长过程中，水凝胶中细胞周围的网络可以进行键的剪切和重塑，因此相较于共价交联的水凝胶网络更适合内皮细胞生长。然而由于动态键的不稳定性，往往难以维持水凝胶结构的长期稳定性，限制了其用于心肌类器官的促血管化方面的应用。
5、3)生物相容性差，或不可降解。将导电纳米纤维的水凝胶或是碳纳米管水凝胶用于封装心肌类器官，在生物相容性方面存在诸多劣势。其具有潜在的细胞毒性：碳纳米管可能会对细胞产生毒性，尤其是在高浓度或长时间暴露的情况下。这种毒性可能会导致细胞凋亡或功能障碍，从而影响水凝胶的生物相容性；免疫反应：碳纳米管可能会引发免疫反应，导致炎症或其他免疫相关问题。这种反应可能会影响水凝胶在体内的长期稳定性和功能；降解产物的毒性：碳纳米管在体内降解时可能会产生有毒的副产物，这些副产物可能会对周围组织产生不利影响。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种用于心肌类器官培养的水凝胶及其制备方法，该水凝胶具有良好的长期稳定性，同时可以在内皮细胞的生长过程中进行周围网络的剪切和重塑有利于内皮细胞的生长，促进心肌类器官的血管化。
2、为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术目的之一在于提供一种用于心肌类器官培养的水凝胶，该水凝胶的三维网络结构包括透明质酸和海藻酸；
4、透明质酸为双键化修饰、细胞粘附位点修饰和酶切位点修饰的透明质酸。
5、作为本专利技术优选的技术方案，双键化修饰使用的化合物包括降冰片烯。
6、优选地，透明质酸与降冰片烯的摩尔比为2×10-4～3×10-4:1。
7、作为本专利技术优选的技术方案，细胞粘附位点修饰使用的化合物为具有细胞粘附位点的多肽。
8、优选地，透明质酸与具有细胞粘附位点的多肽的摩尔比为0.03～0.04:1。
9、作为本专利技术优选的技术方案，酶切位点修饰使用的化合物为具有mmp酶切位点的多肽。
10、优选地，透明质酸与mmp酶切位点的多肽的摩尔比为0.01～0.015:1。
11、作为本专利技术优选的技术方案，水凝胶的三维网络结构还包括与海藻酸络合的金属离子。
12、作为本专利技术优选的技术方案，水凝胶中含有促进内皮细胞的增殖、血管化和/或促进心肌类器官成熟的细胞因子。
13、作为本专利技术优选的技术方案，水凝胶中含有分泌所述细胞因子的细胞。
14、本专利技术目的之二在于提供一种目的之一提供的用于心肌类器官培养的水凝胶的制备方法，该制备方法包括：
15、使用含有双键的化合物与所述透明质酸反应得到双键化修饰的透明质酸；
16、双键化修饰的透明质酸与具有细胞粘附位点的化合物和具有酶切位点的化合物进行迈克尔加成反应，得到双键化修饰、细胞粘附位点修饰和酶切位点修饰的透明质酸；
17、将海藻酸，双键化修饰、细胞粘附位点修饰和酶切位点修饰的透明质酸、引发剂和水混合进行聚合反应，得到所述水凝胶。
18、作为本专利技术优选的技术方案，海藻酸在混合进行聚合反应前，与金属盐混合进行反应。
19、作为本专利技术优选的技术方案，向水凝胶中注入促进内皮细胞的增殖、血管化和/或促进心肌类器官成熟的细胞因子；
20、或，向水凝胶中注入分泌所述细胞因子的细胞。
21、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
22、(1)本专利技术提供一种用于心肌类器官培养的水凝胶及其制备方法，该水凝胶具有良好的长期稳定性，同时可以在内皮细胞的生长过程中进行周围网络的剪切和重塑有利于内皮细胞的生长，促进心肌类器官的血管化；
23、(2)本专利技术提供一种用于心肌类器官培养的水凝胶及其制备方法，该水凝胶对于心肌类器官的成熟以及在宿主体内的血管化十分有利；
24、(3)本专利技术提供一种用于心肌类器官培养的水凝胶及其制备方法，该水凝胶有良好的生物相容性，不会引起免疫反应或毒性；
25、(4)本专利技术提供一种用于心肌类器官培养的水凝胶及其制备方法，该水凝胶可以在体内逐渐降解，不会产生长期残留，适合用于植入物。
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1.一种用于心肌类器官培养的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的三维网络结构包括透明质酸和海藻酸；
2.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述双键化修饰使用的化合物包括降冰片烯；
3.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述细胞粘附位点修饰使用的化合物为具有细胞粘附位点的多肽；
4.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述酶切位点修饰使用的化合物为具有MMP酶切位点的多肽；
5.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的三维网络结构还包括与海藻酸络合的金属离子。
6.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶中含有促进内皮细胞的增殖、血管化和/或促进心肌类器官成熟的细胞因子。
7.根据权利要求6所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶中含有分泌所述细胞因子的细胞。
8.一种权利要求1-9任一项所述的用于心肌类器官培养的水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述海藻酸在混合进行聚合反应前，与金属盐混合进行反
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，向所述水凝胶中注入促进内皮细胞的增殖、血管化和/或促进心肌类器官成熟的细胞因子；
...【技术特征摘要】
1.一种用于心肌类器官培养的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的三维网络结构包括透明质酸和海藻酸；
2.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述双键化修饰使用的化合物包括降冰片烯；
3.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述细胞粘附位点修饰使用的化合物为具有细胞粘附位点的多肽；
4.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述酶切位点修饰使用的化合物为具有mmp酶切位点的多肽；
5.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的三维网络结构还包括与海藻酸络合的金属离子。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨树锫，裴仁军，王政，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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