一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架及其制备方法与流程

本发明涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架及其制备方法。

背景技术：

1、1型糖尿病(t1dm)是一种自身免疫性疾病，由t细胞攻击产生胰岛素的β细胞引起内源性β细胞数量和功能降低。胰岛细胞移植是治疗糖尿病的一种潜在方法，但胰岛细胞在移植后的存活率和功能维持是一大挑战。

2、胰岛细胞包封技术是一种免疫豁免的策略，但是目前包封后的胰岛细胞难以成团，而且植入后，胰岛素的缓慢释放无法满足快速降低血糖的要求。

技术实现思路

1、为了克服以上问题，本发明的目的是提供一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架及其制备方法，多孔支架内包封的胰岛细胞呈球形细胞团形状，而且通过光热刺激可以控制多孔支架内胰岛细胞的胰岛素集聚释放以满足快速改善血糖水平的要求。

2、为实现上述目的，本发明所设计的一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、制备单分散微球：将光热材料、热响应凝胶材料、表面活性剂、光引发剂、交联剂添加到去离子水中，配制得到混合水溶液；以混合水溶液为外相，甲基硅油为内相，通过微流控装置制备得到水包油型的单分散微球；

4、s2、微球自组装、固化和多孔支架形成：步骤s1得到的单分散微球层层堆叠自组装成微球堆叠支架，然后使用紫外线固化微球堆叠支架，最后使用正己烷清除微球堆叠支架内的甲基硅油，形成具有微孔结构的nipam/pegda/go多孔支架；

5、s3、装载胰岛细胞：将胰岛细胞滴加在nipam/pegda/go多孔支架上，胰岛细胞分散分布于nipam/pegda/go多孔支架内微孔的内壁上，形成环形分布的胰岛细胞，通过周期性光热刺激，nipam/pegda/go多孔支架周期性收缩促使分散的胰岛细胞挤压至nipam/pegda/go多孔支架微孔内，胰岛细胞紧密堆积成球形细胞团形状的胰岛细胞，得到光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架。

6、作为优选方案，所述步骤s1中光热材料为氧化石墨烯。

7、作为优选方案，所述步骤s1中光热材料的添加量为0.5～2mg/ml。

8、作为优选方案，所述步骤s1中热响应凝胶材料为n-甲基丙酰胺和n-异丙基丙烯酰胺混合物。

9、作为优选方案，所述步骤s1中热响应凝胶材料的添加量为11～30wt％。

10、作为优选方案，所述步骤s1中n-甲基丙酰胺和n-异丙基丙烯酰胺混合物中n-甲基丙酰胺和n-异丙基丙烯酰胺的物质的量的比为1:10～1:2。

11、作为优选方案，所述步骤s1中表面活性剂为十二烷基硫酸钠和聚(乙二醇)-嵌段共聚物的复合物；所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸酯的复合物，所述十二烷基硫酸钠的添加量为1～4wt％，聚(乙二醇)-嵌段共聚物的添加量为1～4wt％，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的添加量为0.5～2％v/v，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的添加量为0.5～2wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯的添加量为1～4％v/v。

12、作为优选方案，所述步骤s3中，胰岛细胞为小鼠胰岛素瘤胰岛β细胞。装载胰岛β细胞的具体过程为，首先，将小鼠胰岛素瘤胰岛β细胞滴加在nipam/pegda/go多孔支架上，然后给予该支架不少于5个周期的近红外激光照射刺激，继续培养胰岛β细胞7～10天。β-tc-6细胞响应高血糖分泌胰岛素来调节血糖水平的能力较强，且易于培养，成本低，是较好的胰岛替代细胞的选择。

13、一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架，所述光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架通过上述制备方法制备而得，所述光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架由柔性nipam/pegda/go多孔支架载体和装载在柔性nipam/pegda/go多孔支架载体内的球形细胞团形状的胰岛细胞组成，所述nipam/pegda/go多孔支架内具有大小一致、排列规则的微孔，微孔的孔径大小为180～220微米，相邻的微孔之间具有互通的小孔，所述球形细胞团形状的胰岛细胞装载在微孔内。

14、一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的应用，所述光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架在皮下植入式糖尿病治疗设备的应用。

15、本发明的优点在于：

16、(1)本发明的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的成分包括光热材料和热响应凝胶材料，而且光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架具有大小一致、排列规则的微孔，相邻的微孔之间具有互通的小孔，在光热刺激下，作为胰岛细胞微载体的多孔支架收缩促使分散的胰岛细胞挤压至多孔支架的微孔内并紧密堆积得到球形细胞团形状的胰岛细胞，球形细胞团形状的胰岛细胞模拟体内胰岛细胞结构，可以较好分泌胰岛素。

17、(2)本发明的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架具有胰岛素贮存和集聚释放的功能，当外界血糖浓度与支架内胰岛素量浓度梯度较小时，多孔支架内的胰岛细胞分泌的胰岛素被贮存在多孔支架内，当外界血糖浓度升高，对多孔支架给予光热刺激后，多孔支架收缩促进胰岛素的“集聚释放”，快速高效降低血糖。

18、(3)本发明的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架采用柔性多孔支架基质，可以有效保护胰岛细胞免受体内免疫反应的攻击，而且该材料生物相容性好。

技术特征：

1.一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中光热材料为氧化石墨烯。

3.根据权利要求2所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中光热材料的添加量为0.5～2mg/ml。

4.根据权利要求1所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中热响应凝胶材料为n-甲基丙酰胺和n-异丙基丙烯酰胺混合物。

5.根据权利要求4所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中热响应凝胶材料的添加量为11～20wt％。

6.根据权利要求4所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中n-甲基丙酰胺和n-异丙基丙烯酰胺混合物中n-甲基丙酰胺和n-异丙基丙烯酰胺物质的量的比为1:10～1:2。

7.根据权利要求1所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中表面活性剂为十二烷基硫酸钠和聚(乙二醇)-嵌段共聚物的复合物；所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；所述交联剂为n,n-亚甲基双丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸酯的复合物，所述十二烷基硫酸钠的添加量为1～4wt％，聚(乙二醇)-嵌段共聚物的添加量为1～4wt％，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的添加量为0.5～2％v/v，n,n-亚甲基双丙烯酰胺的添加量为0.5～2wt％，聚乙二醇二丙烯酸酯的添加量为1～4％v/v。

8.根据权利要求1所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，胰岛细胞为小鼠胰岛素瘤胰岛β细胞，装载胰岛β细胞的具体过程为，首先，将小鼠胰岛素瘤胰岛β细胞滴加在nipam/pegda/go多孔支架上，然后给予nipam/pegda/go多孔支架不少于5个周期的近红外激光照射刺激，继续培养胰岛β细胞7～10天。

9.一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架，其特征在于，所述光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架通过权利要求1～8中任一项所述的制备方法制备而得，所述光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架由柔性nipam/pegda/go多孔支架载体和装载在柔性nipam/pegda/go多孔支架载体内的球形细胞团形状的胰岛细胞组成，所述nipam/pegda/go多孔支架内具有大小一致、排列规则的微孔，微孔的孔径大小为180～220微米，相邻的微孔之间具有互通的小孔，所述球形细胞团形状的胰岛细胞装载在微孔内。

10.一种如权利要求9所述的光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的应用，其特征在于，所述光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架在皮下植入式糖尿病治疗设备的应用。

技术总结
本发明涉及生物医学工程领域，尤其涉及一种光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架及其制备方法。光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架的制备方法，包括步骤：1、将光热材料、热响应凝胶材料、表面活性剂、光引发剂、交联剂添加到去离子水中，配制得到混合水溶液；以混合水溶液为外相，甲基硅油为内相，制备得到水包油型的单分散微球；2、单分散微球自组装、固化和多孔支架形成；3、将胰岛细胞滴加在多孔支架上，通过周期性光热刺激，多孔支架周期性收缩促使胰岛细胞紧密堆积成球形细胞团形状的胰岛细胞，得到光热响应胰岛素集聚释放的多孔支架。通过光热刺激可以控制多孔支架内胰岛细胞的胰岛素集聚释放以满足快速改善血糖水平的要求。

技术研发人员：李花琼,姚雪婷,弓泽华,王辰飞
受保护的技术使用者：国科温州研究院（温州生物材料与工程研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31