(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210875335.2 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 深圳市第二人民医院 （深圳市转 化 医学研究院） 地址 518035 广东省深圳市福田区笋岗西 路3002号 (72)发明人 黄江鸿　赵玲　梁宇杰　 (74)专利代理 机构 北京睿智保诚专利代理事务 所(普通合伙) 11732 专利代理师 刘晓静 (51)Int.Cl. C08J 9/00(2006.01) C08J 3/075(2006.01) C08J 9/36(2006.01) C08J 9/40(2006.01)C08L 89/00(2006.01) C08K 3/22(2006.01) B33Y 70/10(2020.01) C12N 5/0775(2010.01) A61L 31/02(2006.01) A61L 31/04(2006.01) A61L 31/14(2006.01) (54)发明名称 一种三维多孔磁性纳米水凝胶及其制备方 法和应用 (57)摘要 本发明提供了一种三维多孔磁性纳米水凝 胶及其制备方法和应用， 属于生物材料技术领 域， 所述三维多孔磁性纳米水凝胶的制备方法， 包括以下步骤： 1)将明胶溶液与磁性纳米粒子混 合， 超声分散获得磁性纳米粒子 ‑明胶混合液； 2) 将所述磁性纳米粒子 ‑明胶混合液预冷降温至14 ～18℃后， 进行3D打印获得三维材料； 3)将所述 三维材料浸泡在转谷酰胺酶溶液中， 进行二次交 联， 获得稳定的三维多孔磁性纳米水凝胶。 本发 明获得的三维多孔的磁性纳米水凝胶具备超顺 磁性作用， 与细胞相容性好， 更适合干细胞在材 料表面粘附生长， 三维多孔结构有利于营养物质 的输送， 材料表面的凹凸结构能够使干细胞与材 料表面较为紧密地结合。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115044092 A 2022.09.13 CN 115044092 A 1.一种三维多孔磁性纳米水凝胶的制备 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)将明胶溶 液与磁性纳米粒子混合， 超声分散获得磁性纳米粒子 ‑明胶混合液； 2)将所述磁性纳米粒子 ‑明胶混合液预冷降温至14～18℃后， 进行3D打印获得三维材 料； 3)将所述三维材料浸泡在转谷酰胺酶溶液中， 进行二次交联， 获得稳定的三维多孔磁 性纳米水凝胶。 2.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤1)中所述明胶溶液的浓度为8～ 12wt％。 3.根据权利要求1或2所述的制备方法， 其特征在于， 步骤1)中所述明胶溶液与磁性纳 米粒子混合的比例为10ml:(0.1～0.5)g。 4.根据权利要求3所述的制备方法， 其特征在于， 步骤1)中所述超声分散的频率≥ 20KHz， 功率密度≥0.3w/ cm2； 所述超声分散的时间为20～40S。 5.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤2)中所述3D打印过程中， 打印底 板温度为14～18℃， 喷头大小为0.1～0.2 μm， 喷头的填充速度为10～15mm/s， 喷头的移动速 度为15～ 20mm/s。 6.根据权利要求1所述的制备方法， 其特征在于， 步骤3)中转谷酰胺酶溶液的浓度为 1.5～2.5wt％； 所述浸泡的温度为15～ 20℃， 所述浸泡的时间为8～12mi n。 7.权利要求1～6任意 一项所述的制备 方法制备获得的三维多孔磁性纳米水凝胶。 8.根据权利要求7所述的三维多孔磁性纳米水凝胶， 其特征在于， 所述三维多孔磁性纳 米水凝胶的孔径 为500‑700 μm， 所述三 维多孔磁性纳米水凝胶的表 面有凹凸不平的微孔， 所 述微孔的孔径为5～ 20 μm。 9.权利要求7或8所述 三维多孔磁性纳米水凝胶 在细胞培养中的应用。 10.权利要求7或8所述 三维多孔磁性纳米水凝胶 在制备医用体内植入材 料中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115044092 A 2一种三维多孔磁性纳米水凝胶及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明属于生物材料技术领域， 尤其涉及 一种三维多孔磁性纳 米水凝胶及其制备 方法和应用。 背景技术 [0002]通常的细胞培养都是采用2D培养， 但是由于机体内的环境较为复杂， 2D培养不能 很好的模拟体内情况， 不能更真实的反应细胞在体内的存在及变化状态。 而最近兴起的3D 细胞培养模型比2D更接近体内微环境， 培养的细胞更接近机体内部细胞的存在状态， 因此， 相对于2D培养， 可以提供更准确的细胞信息， 是研究细胞功能的理想选择， 为细胞基础研 究、 药物筛 选等领域 提供更优的选择。 [0003]第一代3D细胞培养基质水凝胶主要是从鼠尾胶或从小鼠肉瘤细胞基底膜提取的 ECM， 主要成分是胶原、 层 粘连蛋白以及生长因子。 第一代3D水凝胶使用广泛， 是目前基础研 究中普遍使用的材料。 但也存在一些问题， 如含有动物来源的成分， 特别是蛋白和生长因子 的种类和数量变化无法控制， 对细胞或类组织生长有很大 的影响， 在此基础上建立的3D细 胞模型也存在不稳定的情况。 另外胶原形成凝胶后不可逆， 从凝胶中无法分离出细胞来。 实 验过程中， 需要保持基质胶 及操作耗材的低温， 难以高通 量操作。 [0004]第二代水凝胶主要是人工合成多肽支架， 在温度或pH/离子 强度变化下高度交联， 形成三维结构， 支持细胞和 类组织生长。 这类基质胶性能稳定。 但是， 多肽运输保存必须维 持在‑20度以下， 还需要 避免反复冻融， 存在操作不方便的问题。 发明内容 [0005]有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种三维多孔磁性纳 米水凝胶及其制备方法和 应用， 原材料为磁性纳米粒子和明胶， 原材料不需要低温保存； 制备获得的三 维多孔磁性纳 米水凝胶， 具 备超顺磁性作用， 与细胞相容 性好， 更适合干细胞在材 料表面粘附生长 。 [0006]本发明提供了一种三维多孔磁性纳米水凝胶的制备 方法， 包括以下步骤： [0007]1)将明胶溶 液与磁性纳米粒子混合， 超声分散获得磁性纳米粒子 ‑明胶混合液； [0008]2)将所述磁性纳米粒子 ‑明胶混合液预冷降温至14～18℃后， 进行3D打印获得三 维材料； [0009]3)将所述三维材料浸泡在转谷酰胺酶溶液中， 进行二次交联， 获得稳定的三维多 孔磁性纳米水凝胶。 [0010]优选的， 步骤1)中所述明胶溶 液的浓度为8wt％～12wt％。 [0011]优选的， 步骤1)中所述明胶溶液与磁性纳米粒子混合的比例为10ml:(0.1～0.5) g。 [0012]优选的， 步骤1)中所述超声分散 的频率≥20KHz， 功率密度≥0.3w/cm2； 所述超声 分散的时间为20～40S。 [0013]优选的， 步骤2)中所述3D打印过程中， 打印底板温度为14～18℃， 喷头大小为0.1说　明　书 1/5 页 3 CN 115044092 A 3