[发明专利]一种基于微流控技术的聚合物微凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于微流控技术的聚合物微凝胶的制备方法，该方法步骤如下：a.将呋喃根和酪胺根改性的明胶分散在辣根过氧化氢酶的磷酸盐缓冲液中，为分散相1；b.将PEG修饰剂分散在双氧水磷酸盐缓冲溶液中，为分散相2；c.将Pico‑Surf™2的氟化油溶液稀释，为连续相；d.将连续相、分散相1和分散相2分别注入微流控芯片中，在微通道中形成W/O单乳液滴；e.将W/O单乳液滴收集到含Pico‑Surf™2的氟化油中，在室温下放置；f.过滤收集液，再用磷酸盐缓冲液充分洗涤固化的明胶微凝胶粒子，转移至磷酸盐缓冲液中，得聚合物微凝胶。本发明制备的微凝胶，粒径在300微米以下，粒径分布均较窄，力学强度可调。

技术领域

本发明涉及微凝胶的制备领域，具体涉及一种基于微流控技术的聚合物微凝胶的制备方法。

背景技术

聚合物微凝胶是微米尺度、具有三维空间网络结构的凝胶颗粒，通常情况下，因处于合适的溶剂中而呈现一种溶胀的状态，具有良好的生物相容性。微凝胶因其尺寸可以控制在几十到几百微米之间，允许实现氧气、营养、和代谢产物的快速交换，因此，利用微凝胶材料作为细胞培养的载体，有利于更加精准的细胞学研究【Zhang, W. J.; He, X. M.Microencapsulating and Banking Living Cells for Cell-Based Medicine. Journalof Healthcare Engineering 2011, 2, 427-446.】。

对于细胞的培养研究而言，传统的二维平板培养细胞的方法不能真实的反映与模拟细胞生存的真实环境，因此对于其细胞学的研究是不够准确与真实的；微凝胶材料由其独特的特点成为适宜的细胞载体，传统制备微凝胶的方法主要有喷雾干燥法、反相乳液技术、凝聚法、以及剪切破裂法等，然而通过这些常规的方法来制备微凝胶，其尺寸均一性较难控制，并且试剂消耗量高。利用微流控技术制备的微凝胶，其尺寸可以控制在微米尺度，可以实现氧气、营养、生长因子和代谢废物等的快速输送；其粒径均一，单分散性好，该方法稳定、可重现、可以在单位时间内产生大量的细胞包载的微凝胶【Velasco, D.; Tumarkin,E.; Kumacheva, E. Microfluidic Encapsulation of Cells in Polymer Microgels.Small 2012, 8 (11), 1633-1642.】。

微流控技术制备聚合物微凝胶的材料也有很多，主要包括天然高分子和合成高分子两种，其大多数材料均会使用到光交联反应、迈克尔加成反应和PH响应等的方法来实现微凝胶的制备，而这些反应都会对细胞的活性和特性产生不利的影响，其制备过程将对细胞产生不可逆的损伤【Gasperini, L.; Mano, J. F.; Reis, R. L. Natural polymersfor the microencapsulation of cells. J. R. Soc. Interface 2014, 11 (100),20140817.】。因此，在温和条件下实现微凝胶的制备显得尤为重要。

明胶是动物皮肤、骨、肌膜等结缔组织中的胶原的衍生物，具有良好的生物相容性和生物降解性；而通过呋喃根和盐酸酪胺改性的明胶，可以在温和条件下，既可以在辣根过氧化氢酶和双氧水的作用下，发生酶交联反应，又可以与MAL-PEG-MAL发生Diels-Alder（DA）点击化学反应，将这两种反应相结合；可以得到一种双交联网络的水凝胶，使凝胶既具有韧性又具有一定的强度。

发明目的

为了克服现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于微流控技术的聚合物微凝胶的制备方法，该方法利用微流控技术，在温和条件下制备粒径均一、尺寸可控、力学强度不同的Gelatin微凝胶，旨在解决传统微凝胶制备方法中粒径不均一、制备过程细胞有害等难题。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种基于微流控技术的聚合物微凝胶的制备方法，包括以下步骤：