基于螺旋弹簧模板法构建螺旋微通道结构微流控水凝胶

摘要

目的:近年来的研究表明在载细胞水凝胶中引入微通道(即微流控水凝胶)可以显著提高水凝胶的物质输运能力.现有的这些方法或者只能构建比较简单的直通道结构,或者要求特定的设备和比较复杂的制备过程.提出一种简单、易操作且生物相容性好的构建复杂结构微流控水凝胶的新方法.rn 方法:采用螺旋弹簧模板作为构建带有螺旋微通道结构的微流控水凝胶的模板,将螺旋弹簧置于水凝胶溶胶中,待水凝胶交联后,利用螺旋弹簧的旋转对称性将螺旋弹簧旋转出来,在水凝胶中留下螺旋微通道结构.将细胞和水凝胶溶胶混合,采用和上述相同的方法构建载细胞的螺旋微通道结构水凝胶.rn 结果:构建了带有螺旋结构的微流控水凝胶，通过调节弹簧的簧丝直径、弹簧外径以及螺距，可以方便的调控水凝胶中微通道的尺寸。扩散实验和数值模拟结果表明，水凝胶中的螺旋微通道结构比相同直径或者相同孔隙率(微通道在整个微流控水凝胶中所占的体积分数)下的直通道具有更好的物质输运能力。细胞包裹和培养灌流实验进一步证明了上述结果。通过螺旋弹簧之间，以及螺旋弹簧和直管之间的组合，可以构建结构更为复杂的微流控水凝胶。rn 结论:基于螺旋弹簧模板法可以构建带有复杂螺旋微通道结构的微流控水凝胶，显著提高水凝胶中物质输运能力。方法非常简单，易于实现，生物相容性和可扩展性都很好，因此在微流控和组织工程中具有广阔的应用前景。