面向微流控肺芯片的水凝胶薄膜制备及其性能研究

微流控肺芯片是一种肺细胞的三维培养装置,其核心部件为一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)多孔薄膜,但其存在硬度高、疏水性强、细胞相容性差等缺陷。为更好地模拟人体肺泡,拟制备一种基于甲基丙烯酰化明胶(Gel-MA)和丙烯酸酯化聚醚F127(F127-DA)的共聚水凝胶薄膜,替代PDMS用于肺芯片构建。结果显示,利用表面张力将等体积比的Gel-MA和F127-DA单元溶液在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜圆孔内形成液膜,随后紫外引发共聚反应,制得共聚水凝胶薄膜,平均厚度为35μm,并具有多孔三维网状结构。该水凝胶薄膜的杨氏模量为13.55 kPa、断裂延伸率为57.05%,力学性能可满足肺芯片的构建需要;此外,水凝胶薄膜对人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和人肺泡上皮细胞(HPAEpiC)具有良好相容性;同时,该水凝胶薄膜的氧气扩散系数为1.40×10^(-3) cm^(2)·min^(-1),说明其氧气传递性能良好。总之,该水凝胶薄膜的各项指标与肺泡的性质均较为接近,从而为构建符合人体生理学的新型微流控肺芯片提供了新材料。