[发明专利]一种海藻酸盐-水凝胶纳米纤维支架的制备方法

说明书

本发明涉及一种海藻酸盐‐水凝胶纳米纤维支架的制备方法，包括以下步骤：配制聚己内酯溶液；配制海藻酸钠溶液；采用双喷嘴静电纺丝系统进行静电纺丝，得聚己内酯‑海藻酸钠纳米纤维膜；将聚己内酯‐海藻酸钠纳米纤维膜完全浸泡于氯化钙溶液中，然后用乙醇水溶液充分洗涤，冷冻干燥，然后用氯仿浸泡洗涤，最后用乙醇和蒸馏水依次洗涤，冷冻干燥，即得所述的海藻酸盐‐水凝胶纳米纤维支架。该海藻酸盐‐水凝胶纳米纤维支架具有稳定的三维结构，具有较好的生物相容性，可应用于3D细胞培养，且能优化细胞的渗透深度。

技术领域

本发明属于纳米纤维支架领域，具体涉及一种海藻酸盐-水凝胶纳米纤维支架的制备方法。

背景技术

电纺纳米纤维是组织工程中模拟细胞外基质结构的常用支架材料。但纳米纤维网的细胞培养环境是否能代表真实的体内环境仍不清楚。因为细胞本身的混杂与电纺纳米纤维的多孔性质，使细胞能够在网格上水平迁移，干扰细胞在纳米纤维支架上的三维位移。由于二维和三维细胞培养环境之间的差异对细胞代谢有着明显的影响，于是三维细胞培养成为肿瘤组织建模和干细胞培养应用的一个热点。例如中国专利“基于胶原海绵-纳米纤维素的三维细胞支架的制备方法”(201710515612.8)中报道通过分别制备胶原海绵和纳米纤维素，然后将其混合制备而成三维细胞支架。其优点是结果可靠、操作简便、可重复性强，能够长时间有效促进细胞的三维生长及增殖，同时对各类人体三维微组织的生成，尤其是对肝癌组织功能的形成有一定的作用，但是其缺点就很明显了，它并没有克服细胞表面培养这一问题，需要通过生物打印技术将细胞安置在支架上而不是通过细胞在支架上的自主扩散；中国专利“双相多孔三维细胞培养支架”(CN102719391A)中报道了一种兼具二维细胞培养体系的全部便捷之处的三维培养体系，这一理想的三维细胞培养体系将需要首先具有能够让使用者像在使用平面细胞培养板那样很方便地观察细胞在三维细胞培养支架中的生长情况，其制备方法第一步：先制备粗纤维相构成的半成品多孔三维支架。第二步：在半成品多孔三维支架外表面采用静电纺丝技术喷涂细纤维。因为静电纺丝技术在这种半成品多孔三维支架上的喷涂受三维支架本身的深度的影响，且随着深度的加深其纺丝密度随之降低，并易形成多孔三维支架外表面被覆盖，导致内里静电纺丝极少的情况。因此第二步就限制了第一步中粗纤维相构成的半成品多孔三维支架的厚度，且形成的支架内里的静电纺丝密度极不稳定。

作为组织工程模拟中的最新研究热点，与传统的二维细胞培养相比，三维细胞支架带来的三维细胞培养的优点在于：1)与细胞在体内的生长方式更加接近2)可以加深对正常和病理的组织的结构-功能关系的了解；3)研究的方向更广泛；4)研究结果更可靠。近些年来，三维细胞支架在组织工程模拟中领域具有很好的应用潜力，可以提供与体内细胞更加接近的生长环境，并在此基础上实现更多的组织工程细胞模拟的想法，包括细胞与生长因子、细胞与药物之间的相互作用、加深对正常和病理的组织的结构-功能关系的了解等等。而静电纺丝技术也是制备三维纳米细胞支架的一种目前很流行的方法，其制备的细胞支架比表面积高、三维网状结构、空隙连续且孔隙率高等完美符合我们的要求，而且还可以附带抗菌性质。具有生物相容性、降解性以及良好的机械性能的静电纺丝材料，如：聚乳酸(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚氨酯(PU)等合成高分子化合物。

然而，目前制备三维细胞支架并提供近似细胞生长环境的技术并不成熟，由于细胞位置的不固定性以及纤维的多孔性，使得细胞产生水平位移易于三维位移，在三维上实现位移并不容易。从立体上直观的结果是：三维细胞支架表面的细胞不易向支架深处渗透。因此，急需制备一种可以优化细胞渗透深度的三维纳米纤维细胞支架。

发明内容

本发明为了解决上述所述的问题，提供了一种海藻酸盐-水凝胶纳米纤维支架的制备方法，采用同轴共纺和去除技术制备海藻酸盐-水凝胶纳米纤维支架，其中海藻酸钠和聚己内酯通过内外针共同被注入，聚己内酯可以支持海藻酸钠的纤维形态，直到海藻酸钠在氯化钙溶液中交联。聚己内酯层随后在氯仿中反复浸泡而剥离除去，而交联的海藻酸盐-水凝胶纳米纤维支架在内部保持完整。由此利用聚己内酯纳米纤维产生的海藻酸盐-水凝胶纳米支架因其较好的生物相容性可用作3D细胞培养。