一种聚合物微球及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于仿生材料领域，尤其涉及一种聚合物微球及其制备方法。
【背景技术】
[0002]生物组织通过细胞外基质纳米纤维网络结构提供细胞的三维生长环境并决定细胞的命运；组织再生医学是利用组织工程支架材料复合靶细胞在体外进行人工组织培养或直接将支架材料移植到缺损组织进行体内组织重建；因此，作为组织工程支架材料需要最大限度模拟细胞外基质的结构特征，从而适于细胞的粘附、生长。
[0003]目前，研究人员采取一种有效的思路通过先构建细胞微载体支架材料作为细胞粘附生长的载体，既可以经复合细胞共培养获得体外组织块，又可以直接经复合细胞填充到组织缺损区进行组织重建，且各种研究报道体现该方案具有不可替代的优势；而体外大批量细胞三维培养在靶细胞扩增、生物医药抗体制备均迫切需要一种细胞载体支架材料，以提供细胞在体外粘附生长的所需的三维网络空间，而目前具有仿细胞外基质结构的微球载体材料还鲜有报道，因此，构建适合细胞粘附生长的具有仿细胞外基质结构的微球材料将具有重要的实际应用价值。
[0004]研究人员开发出一系列制备微球材料的方法，如乳化交联法、沉淀凝聚法、溶剂蒸发法和喷雾干燥法；其中，微流控微球制备技术作为材料领域最前沿的科技方法之一，凭借其高通量、低消耗、精确的粒径及结构可控性等优势，在工业合成和生命科学等领域都显示出了巨大的应用价值，如:哈佛大学的Weitz，MIT的Doyle等都在微流控技术的制备与应用方面取得了一系列突出研究成果；微流控在国内也得到广泛关注，如:四川大学的褚良银教授课题组，中国科学院大连化学物理研究所的秦建华研究员课题组，东南大学的顾忠泽教授课题组，以微流控制备技术设计制备了多种多功能的微球材料；中国科学院过程工程研究所的马光辉课题组利用膜乳化法进一步实现了微球的大规模制备；且在对聚合物微球的干燥中，超临界干燥技术作为一种新型的干燥方法在近些年来引起了人们极大的关注，该技术通过以超临界流体作为萃取剂将凝胶状态的材料中溶剂进行萃取替换，由于不会导致凝胶骨架内部产生表面张力，从而不会造成其坍缩，目前被广泛应用于各种气凝胶的制备过程中。
[0005]但是，目前公开的微球的制备方法均很难获得具有仿细胞外基质结构的微球材料，且交联过程为化学交联，使用的交联剂均为毒性较大的化学试剂，使得交联得到的聚合物中含有有毒的交联剂，很难通过洗涤去除。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在提供一种聚合物微球及其制备方法和应用，本发明提供的聚合物具有细胞外基质结构，且制备过程不采用化学交联。
[0007]本发明提供了一种聚合物微球的制备方法，包括:
[0008]将乳化的聚合物液滴与含有固定剂的溶液混合，经物理交联，得到聚合物微球。
[0009]优选的，所述含有固定剂的溶液为氢氧化钠的醇溶液、氢氧化钾的醇溶液、氯化钙的醇溶液、硝酸钙的醇溶液、丙酮或甲醇。
[0010]优选的，所述醇溶液中的醇为甲醇和乙醇中的一种或两种。
[0011 ] 优选的，所述含有固定剂的溶液为氢氧化钠的醇溶液、氢氧化钾的醇溶液、氯化钙的醇溶液、硝酸钙的醇溶液时，所述溶液的浓度为0.1?lmol/L。
[0012]优选的，所述乳化的聚合物溶液中的聚合物为壳聚糖、胶原蛋白、蚕丝蛋白、明胶和海藻酸钠中的一种或几种。
[0013]优选的，所述乳化的聚合物液滴中聚合物液滴的尺寸为50?500微米。
[0014]优选的，所述乳化的聚合物液滴按照以下方法制备得到:
[0015]将聚合物的水溶液通过乳化装置乳化，得到乳化的聚合物液滴。
[0016]优选的，所述聚合物的水溶液的浓度为5?40mg/mL。
[0017]优选的，所述步骤还包括:将经物理交联后的聚合物微球通过超临界干燥，得到聚合物微球。
[0018]本发明还提供了一种由本发明的制备方法制备得到的聚合物微球，所述聚合物微球具有仿细胞外基质结构。
[0019]本发明通过将乳化的聚合物液滴与含有固定剂的溶液混合，经物理交联，得到聚合物微球，与现有技术相比，本发明采用物理交联使得制备过程中不引入毒性较大的化学交联用交联剂，使得得到的聚合物微球的纯度较高；而且，实验结果表明，本发明提供的方法制备得到的聚合物微球具有仿细胞外基质结构，即具有三维的纳米纤维网络结构；且该聚合物微球在体外细胞培养测试中表现出良好的粘附增殖特性，并且，复合软骨细胞后成功实现了软骨组织块的体外构建，在生物医学领域具有重要的应用价值。
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述的聚合物微球的制备流程图；
[0021]图2为本发明实施例1制备的壳聚糖微球数码照片和扫描电镜照片；
[0022]图3为实施例1中制备的不同尺寸的壳聚糖微球扫描电镜照片；
[0023]图4为本发明实施例1制备的壳聚糖微球表面生长软骨细胞的电镜照片及不同大小微球细胞粘附和增殖曲线；
[0024]图5为本发明实施例1制备的壳聚糖微球复合软骨细胞后培养的体外软骨组织块及其压缩力学曲线；
[0025]图6为本发明实施例2中制备的200微米的海藻酸钠微球的扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供了一种聚合物微球的制备方法，包括:
[0027]将乳化的聚合物液滴与含有固定剂的溶液混合，经物理交联，得到聚合物微球。
[0028]按照本发明，本发明通过将乳化的聚合物液滴与含有固定剂的溶液混合，经物理交联，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优选为壳聚糖、胶原蛋白、蚕丝蛋白、明胶和海藻酸钠中的一种或几种，更优选为壳聚糖或海藻酸钠；
[0030]所述含有固定剂的溶液为氢氧化钠的醇溶液、氢氧化钾的醇溶液、氯化钙的醇溶液、硝酸钙的醇溶液、丙酮或甲醇；所述醇溶液中的醇为甲醇和乙醇中的一种或两种；所述含有固定剂的溶液为氢氧化钠的醇溶液、氢氧化钾的醇溶液、氯化钙的醇溶液、硝酸钙的醇溶液时，所述溶液的浓度为0.1?lmol/L，更优选为0.3?0.8mol/L ;本发明所述的含有固定剂的溶液的作用是使乳化的聚合物液滴中的液态的微球发生物理变化得到固态的微球，即发生物理交联；所以，所述聚合物为壳聚糖时，所述固化剂优选为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种；所述聚合物为海藻酸钠时，所述固化剂优选为氯化钙或硝酸钙；所述聚合物为蚕丝蛋白时，所述固化剂优选为甲醇或丙酮；所述聚合物为胶原蛋白时，所述固化剂优选为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种；所述聚合物为明胶时，所述固化剂优选为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或几种；所述乳化的聚合物液滴中聚合物液滴的尺寸优选为50?500微米，更优选为200?300微米。
[0031]本发明所述乳化的聚合物液滴优选按照以下方法制备得到:
[0032]将聚合物的水溶液通过乳化装置乳化，得到乳化的聚合物液滴。
[0033]按照本发明，将聚合物的水溶液通过乳化装置乳化，得到乳化的聚合物液滴；所述聚合物的水溶液的浓度优选为5?40mg/mL，更优选为5?40mg/mL ;本发明对乳化装置没有特殊的要求，优选为微流体装置或膜乳化装置；所述乳化过程中的挤出相优选为含I?8% Span-80的环己烷，更优选为含3% Span-80的环己烷；所述乳化装置的内管优选直径为40?200微米，更优选为60?200微米；内管挤出速度优选为0.01?0.lmL/min，更优选为0.03?0.05mL/min ;所述乳化装置的外管直径优选直径为300?800微米，更优选为400?600微米；挤出速度为0.2?2mL/min，优选为0.4?lmL/min。
[0034]本发明还包括将经物理交联后的聚合物微球通过超临界干燥，得到干燥的同时维持微观形貌聚合物微球；其中，本发