[发明专利]一种用于肌肉干细胞培养的交联水凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于肌肉干细胞培养的交联水凝胶的制备方法及应用，属于生物食品材料技术领域。本发明通过物理交联方法将壳聚糖，海藻酸盐，右旋糖酐，Ca²⁺交联形成机械强度高的双网络水凝胶，随后又通过浸渍涂覆的方法，将水凝胶涂覆了肝素和胶原蛋白，使水凝胶可以固存生长因子、粘附细胞。同时，将提取的原代肌肉干细胞接入水凝胶上，在生长培养基(79％DMEM，10％FBS，1％双抗)培养24h。随后换为分化培养基(97％DMEM，2％马血清，1％双抗)的培养箱里培养7天。利用这种水凝胶，可以加强肌肉干细胞对营养物质的吸收并有利于其生长。双网络水凝胶有潜力作为干细胞培养肉的肌肉干细胞生长的支架。

技术领域

本发明涉及一种用于肌肉干细胞培养的交联水凝胶的制备方法及应用，特别涉及一种新型物理双网络交联水凝胶制备方法及其应用，属于生物食品材料技术领域。

背景技术

干细胞培养肉与传统肉类生产相比，具有减少肉类产品对环境的影响的潜力(Environmental ScienceTechnology,2015,49,11941-11949)。干细胞培养肉已经引起了越来越多的兴趣，并且目前已经提出了多种用于食物为目的的多种干细胞成肉的方法(Journal of Integrative Agriculture,2015,14,222-233)。然而，缺乏可扩展的细胞培养底物(支架)成为限制干细胞培养肉的主要挑战。

人造模拟细胞外基质(ECM)水凝胶是用来重现体内ECM特性，并赋予水凝胶机械性能和生化功能，是组织工程和3D细胞培养的有前途的材料(Nature Biotechnology,2005,23,47-55)。水凝胶可以由合成或天然聚合物制备。天然水凝胶具有很多独特的特性，例如高孔隙率，高保水能力，以及能够模仿ECM的组织相似物理特性(Gels,2017,3,6-20)。并且与合成水凝胶相比，天然水凝胶具有更高的固有生物相容性和理想的生物降解能力(Journal of Materials Science Materials in Medicine,2019,30,115-124)。然而，由于较差的机械强度或过于容易被降解的特性，使得天然水凝胶在特定的应用中存在一定的局限性。

目前主要应用于水凝胶的交联方法主要有化学交联和物理交联。化学交联的方法包括：接枝共聚反应，自由基聚合，化学点击反应，酶促反应，热凝胶化和辐射交联，大多是通过众多化学试剂完成的。而物理交联是通过分子间相互作用(离子交联，疏水相互作用和氢键)完成的。显而易见，物理交联法更便捷与环保，具有更佳的生物相容性。然而，物理交联存在交联强度弱，形成的水凝胶容易崩塌等缺点。因此，构建机械性能更高，不易塌陷的物理交联的天然水凝胶迫在眉睫。

海藻酸盐是从褐藻中提取的线性多糖，是一种天然的阴离子聚合物电解质，由α-L-古洛糖醛酸(G)和β-D-甘露糖醛酸(M)两种单糖组成(Biomaterials,1999,20,45-53)。海藻酸盐来源广泛且廉价，并且具有生物相容性等多种优良特性。海藻酸盐有一个特点，当它与二价离子如Ca²⁺，Sr²⁺和Ba²⁺相互作用时，它会变成一个密集的三维结构，以改善机械性能。然而，海藻酸盐水凝胶很难控制降解速率，因为稳定性对离子聚合物是一个相当大的挑战。与上述一致，海藻酸盐的主要缺点是机械性能差和细胞粘附性差。