一種聚合物微球及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于仿生材料領域，尤其涉及一種聚合物微球及其制備方法。
【背景技術】
[0002]生物組織通過細胞外基質納米纖維網絡結構提供細胞的三維生長環境并決定細胞的命運；組織再生醫學是利用組織工程支架材料復合靶細胞在體外進行人工組織培養或直接將支架材料移植到缺損組織進行體內組織重建；因此，作為組織工程支架材料需要最大限度模擬細胞外基質的結構特征，從而適于細胞的粘附、生長。
[0003]目前，研究人員采取一種有效的思路通過先構建細胞微載體支架材料作為細胞粘附生長的載體，既可以經復合細胞共培養獲得體外組織塊，又可以直接經復合細胞填充到組織缺損區進行組織重建，且各種研究報道體現該方案具有不可替代的優勢；而體外大批量細胞三維培養在靶細胞擴增、生物醫藥抗體制備均迫切需要一種細胞載體支架材料，以提供細胞在體外粘附生長的所需的三維網絡空間，而目前具有仿細胞外基質結構的微球載體材料還鮮有報道，因此，構建適合細胞粘附生長的具有仿細胞外基質結構的微球材料將具有重要的實際應用價值。
[0004]研究人員開發出一系列制備微球材料的方法，如乳化交聯法、沉淀凝聚法、溶劑蒸發法和噴霧干燥法；其中，微流控微球制備技術作為材料領域最前沿的科技方法之一，憑借其高通量、低消耗、精確的粒徑及結構可控性等優勢，在工業合成和生命科學等領域都顯示出了巨大的應用價值，如:哈佛大學的Weitz，MIT的Doyle等都在微流控技術的制備與應用方面取得了一系列突出研究成果；微流控在國內也得到廣泛關注，如:四川大學的褚良銀教授課題組，中國科學院大連化學物理研究所的秦建華研究員課題組，東南大學的顧忠澤教授課題組，以微流控制備技術設計制備了多種多功能的微球材料；中國科學院過程工程研究所的馬光輝課題組利用膜乳化法進一步實現了微球的大規模制備；且在對聚合物微球的干燥中，超臨界干燥技術作為一種新型的干燥方法在近些年來引起了人們極大的關注，該技術通過以超臨界流體作為萃取劑將凝膠狀態的材料中溶劑進行萃取替換，由于不會導致凝膠骨架內部產生表面張力，從而不會造成其坍縮，目前被廣泛應用于各種氣凝膠的制備過程中。
[0005]但是，目前公開的微球的制備方法均很難獲得具有仿細胞外基質結構的微球材料，且交聯過程為化學交聯，使用的交聯劑均為毒性較大的化學試劑，使得交聯得到的聚合物中含有有毒的交聯劑，很難通過洗滌去除。
【發明內容】
[0006]有鑒于此，本發明所要解決的技術問題在提供一種聚合物微球及其制備方法和應用，本發明提供的聚合物具有細胞外基質結構，且制備過程不采用化學交聯。
[0007]本發明提供了一種聚合物微球的制備方法，包括:
[0008]將乳化的聚合物液滴與含有固定劑的溶液混合，經物理交聯，得到聚合物微球。
[0009]優選的，所述含有固定劑的溶液為氫氧化鈉的醇溶液、氫氧化鉀的醇溶液、氯化鈣的醇溶液、硝酸鈣的醇溶液、丙酮或甲醇。
[0010]優選的，所述醇溶液中的醇為甲醇和乙醇中的一種或兩種。
[0011 ] 優選的，所述含有固定劑的溶液為氫氧化鈉的醇溶液、氫氧化鉀的醇溶液、氯化鈣的醇溶液、硝酸鈣的醇溶液時，所述溶液的濃度為0.1?lmol/L。
[0012]優選的，所述乳化的聚合物溶液中的聚合物為殼聚糖、膠原蛋白、蠶絲蛋白、明膠和海藻酸鈉中的一種或幾種。
[0013]優選的，所述乳化的聚合物液滴中聚合物液滴的尺寸為50?500微米。
[0014]優選的，所述乳化的聚合物液滴按照以下方法制備得到:
[0015]將聚合物的水溶液通過乳化裝置乳化，得到乳化的聚合物液滴。
[0016]優選的，所述聚合物的水溶液的濃度為5?40mg/mL。
[0017]優選的，所述步驟還包括:將經物理交聯后的聚合物微球通過超臨界干燥，得到聚合物微球。
[0018]本發明還提供了一種由本發明的制備方法制備得到的聚合物微球，所述聚合物微球具有仿細胞外基質結構。
[0019]本發明通過將乳化的聚合物液滴與含有固定劑的溶液混合，經物理交聯，得到聚合物微球，與現有技術相比，本發明采用物理交聯使得制備過程中不引入毒性較大的化學交聯用交聯劑，使得得到的聚合物微球的純度較高；而且，實驗結果表明，本發明提供的方法制備得到的聚合物微球具有仿細胞外基質結構，即具有三維的納米纖維網絡結構；且該聚合物微球在體外細胞培養測試中表現出良好的粘附增殖特性，并且，復合軟骨細胞后成功實現了軟骨組織塊的體外構建，在生物醫學領域具有重要的應用價值。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明所述的聚合物微球的制備流程圖；
[0021]圖2為本發明實施例1制備的殼聚糖微球數碼照片和掃描電鏡照片；
[0022]圖3為實施例1中制備的不同尺寸的殼聚糖微球掃描電鏡照片；
[0023]圖4為本發明實施例1制備的殼聚糖微球表面生長軟骨細胞的電鏡照片及不同大小微球細胞粘附和增殖曲線；
[0024]圖5為本發明實施例1制備的殼聚糖微球復合軟骨細胞后培養的體外軟骨組織塊及其壓縮力學曲線；
[0025]圖6為本發明實施例2中制備的200微米的海藻酸鈉微球的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0026]本發明提供了一種聚合物微球的制備方法，包括:
[0027]將乳化的聚合物液滴與含有固定劑的溶液混合，經物理交聯，得到聚合物微球。
[0028]按照本發明，本發明通過將乳化的聚合物液滴與含有固定劑的溶液混合，經物理交聯，得到聚合物微球；
[0029]其中，所述乳化的聚合物液滴中的聚合物優選為殼聚糖、膠原蛋白、蠶絲蛋白、明膠和海藻酸鈉中的一種或幾種，更優選為殼聚糖或海藻酸鈉；
[0030]所述含有固定劑的溶液為氫氧化鈉的醇溶液、氫氧化鉀的醇溶液、氯化鈣的醇溶液、硝酸鈣的醇溶液、丙酮或甲醇；所述醇溶液中的醇為甲醇和乙醇中的一種或兩種；所述含有固定劑的溶液為氫氧化鈉的醇溶液、氫氧化鉀的醇溶液、氯化鈣的醇溶液、硝酸鈣的醇溶液時，所述溶液的濃度為0.1?lmol/L，更優選為0.3?0.8mol/L ;本發明所述的含有固定劑的溶液的作用是使乳化的聚合物液滴中的液態的微球發生物理變化得到固態的微球，即發生物理交聯；所以，所述聚合物為殼聚糖時，所述固化劑優選為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或幾種；所述聚合物為海藻酸鈉時，所述固化劑優選為氯化鈣或硝酸鈣；所述聚合物為蠶絲蛋白時，所述固化劑優選為甲醇或丙酮；所述聚合物為膠原蛋白時，所述固化劑優選為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或幾種；所述聚合物為明膠時，所述固化劑優選為氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或幾種；所述乳化的聚合物液滴中聚合物液滴的尺寸優選為50?500微米，更優選為200?300微米。
[0031]本發明所述乳化的聚合物液滴優選按照以下方法制備得到:
[0032]將聚合物的水溶液通過乳化裝置乳化，得到乳化的聚合物液滴。
[0033]按照本發明，將聚合物的水溶液通過乳化裝置乳化，得到乳化的聚合物液滴；所述聚合物的水溶液的濃度優選為5?40mg/mL，更優選為5?40mg/mL ;本發明對乳化裝置沒有特殊的要求，優選為微流體裝置或膜乳化裝置；所述乳化過程中的擠出相優選為含I?8% Span-80的環己烷，更優選為含3% Span-80的環己烷；所述乳化裝置的內管優選直徑為40?200微米，更優選為60?200微米；內管擠出速度優選為0.01?0.lmL/min，更優選為0.03?0.05mL/min ;所述乳化裝置的外管直徑優選直徑為300?800微米，更優選為400?600微米；擠出速度為0.2?2mL/min，優選為0.4?lmL/min。
[0034]本發明還包括將經物理交聯后的聚合物微球通過超臨界干燥，得到干燥的同時維持微觀形貌聚合物微球；其中，本發