[发明专利]具有微流通道的水凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种具有微流通道的水凝胶，包括水凝胶基底层和与其键合的水凝胶结构层，所述水凝胶结构层与水凝胶基底层键合的表面上设有微流凹槽，所述微流凹槽与所述水凝胶基底层共同形成供流体流通的微流通道，所述水凝胶结构层或水凝胶基底层背离键合的另一个表面上在对应于所述微流通道的两个端口的位置处分别设有穿孔以形成所述微流通道的通道入口和通道出口，其特征在于，所述水凝胶基底层和水凝胶结构层均由含有藻酸钠和纤维状蛋白的水凝胶制成，所述水凝胶中还含有碱土金属盐，所述水凝胶基底层和水凝胶结构层通过纤维状蛋白形成的蛋白纤维相键合。

2.根据权利要求1所述的具有微流通道的水凝胶，其特征在于，所述纤维状蛋白为胶原蛋白、纤维蛋白原和蚕丝蛋白；优选地，所述胶原蛋白为I型、II型、III型、V型、XI型、XXIV型和XXVI型胶原蛋白。

3.根据权利要求1或2所述的具有微流通道的水凝胶，其特征在于，所述微流通道的宽为20～1000μm，高为20～1000μm，更为优选地，所述微流通道的宽为200～400μm，高为200～400μm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有微流通道的水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)将含有藻酸钠和纤维状蛋白的水凝胶预聚物通入预先制备好的第一模具上，所述第一模具上设有凸起，使纤维状蛋白固化成水凝胶，再将碱土金属盐水溶液加入固化后的水凝胶表面，使藻酸钠固化交联，形成具有与第一模具上的凸起相适配的微流凹槽的水凝胶，优选地，所述碱土金属盐水溶液为氯化钙水溶液、氯化锶水溶液或氯化钡水溶液，优选地，所述藻酸钠在水凝胶预聚物中的重量百分比含量为1～6％，更优选地，所述微流凹槽的宽为20～1000μm，高为20～1000μm，再优选地，所述微流通道的宽为200～400μm，高为200～400μm；

2)在预先制备好的第二模具上加上围栏，所述第二模具为通入含有藻酸钠和纤维状蛋白的水凝胶预聚物，形成水凝胶基底层预聚物，优选地，所述藻酸钠在水凝胶预聚物中的重量百分比含量为1～6％；

3)将步骤1)制得的水凝胶结构层的设有微流凹槽的表面置于步骤2)制得的水凝胶基底层预聚物上，使纤维状蛋白固化成固化水凝胶基底层，使水凝胶结构层和水凝胶基底层中的纤维状蛋白形成的蛋白纤维相键合；

4)再将碱土金属盐水溶液加入步骤3)制得的相键合的水凝胶结构层和水凝胶基底层中，使水凝胶基底层中的藻酸钠固化交联，形成具有微流通道的水凝胶，再将其从模具中取出，即得；优选地，所述碱土金属盐水溶液为氯化钙水溶液、氯化锶水溶液或氯化钡水溶液，更优选地，所述微流凹槽的宽为20～1000μm，高为20～1000μm，更为优选地，所述微流通道的宽为200～400μm，高为200～400μm。

5.根据权利要求4所述的具有微流通道的水凝胶的制备方法，其特征在于，当形成通道入口或通道出口的穿孔设于水凝胶结构层上时，或在将所述水凝胶结构层从第一模具中取出前，还包括在步骤1)制得的设有微流凹槽的水凝胶结构层的预设计处用平头针或打孔器制作两个圆形穿孔，形成通道入口和通道出口，制得水凝胶结构层的步骤；或当形成通道入口或通道出口的穿孔设于水凝胶基底层上时，所述第二模具的预设计处设有两个圆柱体，以使通入水凝胶预聚物后形成通道入口和通道出口。

6.根据权利要求4或5所述的具有微流通道的水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤1)和2)中，所述纤维状蛋白的浓度均为1～6mg/mL；优选地，所述纤维蛋白为胶原蛋白、纤维蛋白原和蚕丝蛋白；更优选地，所述胶原蛋白为I型、II型、III型、V型、XI型、XXIV型和XXVI型胶原蛋白。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的具有微流通道的水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤1)和2)中，均于25～37℃下，放置15～40分钟固化成水凝胶，优选地，于37℃下，放置20分钟固化成水凝胶。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的具有微流通道的水凝胶的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，将10～90mM的碱土金属盐溶液加入固化的水凝胶表面，放置15～35分钟，固化交联，优选地，所述碱土金属盐水溶液的浓度为60mM。