[发明专利]一种固体微球及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种固体微球及其制备方法和应用。固体微球的制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖与任选存在的明胶类物质溶解于酸溶液中，得到微球前体溶液，所述微球前体溶液经喷雾冷冻处理，一次冻干后得到微球前体；将所述微球前体在洗涤剂中洗涤，过滤，所得截留物即为固体微球。本发明的制备方法在未引入交联剂的情况下，以壳聚糖为骨架得到了固体微球，具有高的结构稳定性，其表面粘附细胞，可作为细胞培养的微载体。由于未使用交联剂，固体微球具有高的生物相容性并能实现快速降解，适合细胞的体内及体外培养，负载细胞的微球在膝关节病症、肌腱损伤等领域有极大的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用材料技术领域，涉及一种固体微球的制备方法，通过该制备方法制得的微球，以及利用该微球作为细胞培养微载体的应用。

背景技术

目前，微载体作为细胞培养载体、药物递送载体、包埋剂、吸附剂等方面的应用被不断报道。固体微球是一类广泛用于细胞培养的微载体，其合成材料要求具有高的生物相容性和良好的可降解性，以适用于细胞的体内和体外培养。壳聚糖(chitosan)是一种从无脊椎动物骨骼中提取的大量多糖-几丁质的阳离子聚合衍生物。壳聚糖作为甲壳素的N-脱乙酰基产物，可被溶菌酶降解，具有良好的生物相容性、无毒、性质稳定，还具有低致敏性和可生物降解性，因此在医用敷料、药物缓释载体等多个领域具有广泛应用。壳聚糖虽然已被中国、美国等国家批准为药用辅料。然而，壳聚糖类微球多采用有毒的交联剂来合成，例如戊二醛、京尼平等，残留的交联剂细胞毒性大。此外，常规喷雾加热干燥机在制备壳聚糖微球时，加热会导致液滴收缩，因此所得颗粒的尺寸较小(＜100微米)，且颗粒形貌很难控制。另一方面，壳聚糖本身不存在细胞识别位点，细胞黏附效果差。明胶作为哺乳动物体内含量最多的一种蛋白质-胶原的水解产物，被FDA认证为一种安全的材料，其在药物、食品等工业中的应用具有长久的历史。作为生物医用材料，明胶具有结构和生物学上的优势：①明胶具有温度可逆性，可通过冷冻干燥的方法得到多孔的材料；②明胶分子中含有大量的、不同种类的官能团，可通过化学修饰的方法对其性能进行调控；③明胶具有良好的生物相容性和生物可降解性，因其含有精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸(RGD)生物活性短肽，可以提供大量的细胞识别位点，有利于细胞的黏附和生长。④明胶可被胶原酶降解或水解成氨基酸，具有良好的生物降解性。尽管明胶自身有很多优点，但由于其溶解/溶胀导致其结构稳定性差，因此其本身无法作为微载体用于细胞三维动态培养。

引用文献1公开了一种三维多孔壳聚糖/明胶微球，其制备方法包括：将壳聚糖和明胶B混合后经过高压脉冲微胶囊成型仪滴入液氮快速冷冻成球，一次冻干后的微球用饱和的三聚磷酸盐-85％乙醇溶液交联固化后进行二次冻干，再将二次冻干所得的微球充分水化，加入交联剂碳二亚胺/N-羟基琥珀酰，用明胶A对微球进行修饰，水浴，避光反应后，洗去未反应的碳二亚胺/N-羟基琥珀酰和明胶A，再进行三次冻干后即得到直径在300-800μm,表面孔径50-200μm的三维多孔壳聚糖/明胶微球。

引用文献2公开了一种壳聚糖-明胶交联微球的制备方法，包括：1)将壳聚糖加入到酸溶液中，在温度A条件下溶解，得到壳聚糖溶液；将明胶加入到水中，在温度B条件下溶解，得到明胶溶液；将壳聚糖溶液与明胶溶液混合，得到壳聚糖-明胶混合溶液；将壳聚糖-明胶混合溶液喷雾冷冻并冻干，得到壳聚糖-明胶物理混合微球；2)将步骤1)中的壳聚糖-明胶物理混合微球加入到洗涤溶剂A中洗涤，过滤，将截留物加入到交联剂溶液中，在温度C条件下交联，过滤，将截留物中加入到pH调节剂中中和，过滤，将截留物加入到洗涤溶剂B中振荡，将沉淀物冻干，得到壳聚糖-明胶交联微球。

上述引用文献中虽然以明胶和壳聚糖为材料制得了能够作为细胞培养微载体的微球，然而，在微球的制备过程中均需要使用具有一定毒性的交联剂，降低了微球的生物形容性。因此，目前仍亟需一种尺寸适宜、细胞黏附性能好、生物相容性高、可生物降解，结构稳定的多孔微载体用于细胞培养。

引用文献：

引用文献1：CN102172498A

引用文献2：CN111269444A