[发明专利]一种用于多细胞分选和干细胞选区分化的光固化水凝胶及其制备方法

权利要求书

1.一种用于多细胞分选和干细胞选区分化的光固化水凝胶，其特征在于，以具有光固化性能的改性高分子材料为原料制备而成，所述光固化水凝胶以直条纹状、网状或环状条纹的微图案结构分割为多个不同区域，同一区域内的光固化水凝胶硬度相同，不同区域之间光固化水凝胶的硬度相同或不同，整个光固化水凝胶至少有两种硬度。

2.根据权利要求1所述的光固化水凝胶，其特征在于，所述光固化水凝胶只有两种硬度或光固化水凝胶上各区域的硬度呈梯度变化；当所述光固化水凝胶以直条纹状或环状条纹的微图案结构分割为多个不同区域时，所述整个光固化水凝胶只有两种硬度的情况是：相邻两区域硬度不同、相间隔区域硬度相同；当光固化水凝胶以网状的微图案结构分割为多个不同区域时，所述整个光固化水凝胶只有两种硬度的情况是：水平方向上相邻两区域硬度不同、相间隔区域硬度相同；竖直方向上相邻两区域硬度不同、相间隔区域硬度相同。

3.权利要求1~2任一所述的用于多细胞分选和干细胞选区分化的光固化水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）高分子改性：将高分子与过量光交联剂和催化剂共混使之进行化学反应，反应结束后，对反应物进行提纯，除去残留的光交联剂和催化剂，得到纯化的改性高分子，冻干备用；

（2）微图案掩膜板的制备：按照直条纹状、网状或环状条纹的微图案结构将掩膜板划分为多个不同区域，在掩膜板部分区域上粘贴遮光材料，同一区域内掩膜板的透光度相同，不同区域之间掩膜板的透光度相同或不同，整个掩膜板至少有两种透光度；

（3）将步骤（1）得到的改性高分子配置成改性高分子溶液，加入水溶性的光引发剂，混合均匀后，浇注、平铺在惰性基底表面，在惰性基底表面的高分子溶液上方近距离地平行搁置微图案掩膜板，对高分子溶液进行紫外照射固化，紫外光透过微图案掩膜板照射在惰性基底表面上，使惰性基底表面上的改性高分子固化交联，随后移去微图案掩膜板，继续紫外照射进一步固化，直至形成稳定固化的水凝胶；

（4）脱除惰性基底，将紫外照射固化后的水凝胶浸没于中性缓冲溶液体系中，除去杂质，得到各区域的硬度分布呈现一定的微图案结构的光固化水凝胶。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述掩膜板只有两种透光度或掩膜板上各区域的透光度呈梯度变化；当所述掩膜板以直条纹状或环状条纹的微图案结构分割为多个不同区域时，所述掩膜板只有两种透光度的情况是：相邻两区域透光度不同、相间隔区域透光度相同；当掩膜板以网状的微图案结构分割为多个不同区域时，所述掩膜板只有两种硬度的情况是：水平方向上相邻两区域透光度不同、相间隔区域透光度相同；竖直方向上相邻两区域透光度不同、相间隔区域透光度相同。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述光固化水凝胶的厚度为1~10mm，所述紫外照射的紫外光波长为365nm，功率为1~50W，所述紫外光透过微图案掩膜板照射在惰性基底表面上使改性高分子固化交联的时间为5~30min，所述移去微图案掩膜板继续紫外照射进一步固化的时间为5~30min。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高分子为可溶性丝状蛋白和/或多糖，所述可溶性丝状蛋白为胶原蛋白、纤连蛋白、丝素和明胶中的一种或几种，所述多糖为透明质酸、硫酸角质素、硫酸软骨素、壳聚糖、海藻酸钠、纤维素和氨基聚糖中的一种或几种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述光交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酸异氰基乙酯和甲基丙烯酸N-羟琥珀酸亚胺酯中的一种或几种。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为三乙胺、三丙胺或三甲胺。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为Irgacure2959、Irgacure784、Irgacure651、Irgacure1173、Irgacure819或二苯基乙二酮。

10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中除了向改性高分子溶液中加入水溶性的光引发剂之外，还加入了丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸聚乙二醇酯或甲基丙烯酸聚乙二醇酯。