[发明专利]一种基于卡拉胶的组织工程用支架材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于卡拉胶的多孔支架材料及其制备方法，属于组织工程生物材料制备技术。

背景技术

聚电解质配合物(Polyelectrolyte Complex, PEC)是通过带有相反电荷的聚电解质很容易混合而成，即聚阳离子和聚阴离子之间通过库仑力结合而形成。按形成PEC的材料类型来划分，它可分为聚阳离子(Polycations)-聚阴离子(Polyanions)复合物、聚阴离子(Polyions)-两性大分子(如蛋白质等)复合物及两性大分子-两性大分子复合物等。由于其独特的性能，已经在药物控制释放、组织工程等领域得以广泛应用。天然细胞外基质中含有多种多糖和蛋白质，模拟细胞外基质的多糖-蛋白质聚电解质配合物基支架材料是组织工程支架材料的首选。

卡拉胶是一类线性、含有硫酸酯基团的阴离子多糖。具有重复的α-(1→4)-D-半乳吡喃-β-(1→3)-D-半乳吡喃糖（或3,6内醚-D-半乳吡喃糖）二糖单元骨架结构。根据结构单元上硫酸酯基团数量分为κ (kappa)、ι(iota)、λ (1ambda)三种类型。与重要生物粘多糖之一的硫酸软骨素相比，卡拉胶有着与其相似的化学结构。近期研究表明，在长期的细胞培养过程中，卡拉胶体系可以促进多种细胞的成活和增殖。与此同时卡拉胶还具有促进细胞产生有序的细胞外基质的能力。卡拉胶制备的凝胶可以很好的促进封装细胞的生长和分化。这些结果表明支架材料中加入卡拉胶成分有益于促进三维细胞培养，从而能在组织工程中得以广泛使用。因此，研制基于卡拉胶的多孔支架材料在组织工程研究中具有潜在的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于卡拉胶的组织工程用支架材料。

本发明的目的还在于提供上述新型多孔支架材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一、兼具导电和抗氧化性能的苯胺五聚体-谷胱甘肽复合物合成

(1) 将一定量的壳聚糖（分子量5-60 万，脱乙酰度大于85％）溶于1%的醋酸中，磁力搅拌12 小时，形成质量浓度为2-6%的壳聚糖溶液，备用。

(2) 将一定量的明胶溶于去离子水中，50℃下溶解 12 h，形成质量浓度为6-12%的明胶溶液，备用。

(3) 将步骤(1)制备的壳聚糖溶液和步骤(2)制备的明胶溶液按照一定的比例混合（1:1-1:3）混合均匀，备用。

(4) 配置质量浓度为1%的氯化钾溶液，并将一定量的卡拉胶(kappa型或Iota型)加入其中，70℃下溶解6-12 h致溶液澄清，配置质量浓度为2-4%的卡拉胶氯化钾溶液。

(5) 将步骤(4)获得的卡拉胶溶液加入步骤(3)制备壳聚糖-明胶混合溶液中，使卡拉胶含量为5%-50%，超声粉碎，快速机械搅拌，均匀后，加入一定量的戊二醛溶液(0.25%，戊二醛与混合溶液的体积比为1:4)，继续搅拌1-2小时后将倒入模具中，室温静止12-24小时，形成混合凝胶。

(6) 将步骤(5)形成的混合凝胶，至于低温冰箱中，-30℃- -60℃冷冻12小时以上。然后在冷冻干燥机中冻干48小时，形成多孔支架材料。

(7) 将步骤(6)冻干后所得支架材料置于 2％的 NaOH/乙醇水溶液中浸泡 6-12h，用水洗至中性后，再将支架置于 2％NaBH4溶液中浸泡4-8h，最后浸泡于蒸馏水中洗至中性。

(8) 将步骤(7)获得的支架再次冷冻干燥，获得基于卡拉胶的多孔支架材料。

本发明的有益效果：本发明制备的卡拉胶基多孔支架材料在化学结构上与天然细胞外基质类似。该支架中存在有阴离子多糖卡拉胶与阳离子多糖壳聚糖之间的静电相互作用，同时也存在壳聚糖和/或明胶之间的交联网络。此外，可通过调整支架中卡拉胶的含量改变其在复合支架中的构象。在制备方法上采用离子屏蔽技术，使壳聚糖和卡拉胶能够形成均已稳定的配合物而不是不均一的沉淀。此外，所制备的卡拉胶基多孔支架材料的平均孔径在200 μm左右，且孔径大小随着支架中卡拉胶含量的增加而减小，该类支架具有良好的溶胀特性和力学强度。此外，该支架材料能够支持间充质干细胞、软骨细胞的粘附与生长。这些优异的性能说明，该方法制备的卡拉胶基多孔支架材料在组织工程中具有良好的应用前景。

附图说明

图1：软骨细胞和支架材料共培养结构图

具体实施方式

实施所用的主要原料为明胶、壳聚糖、卡拉胶、氯化钾、戊二醛、氢氧化钠、硼氢化钠等均为化学纯。