Một khung nâng đỡ ba chiều được tạo nên bởi quá trình hình thành các liên kết chéo giữa các chuỗi polymer với nhau. Thông thường, liên kết chéo được khởi tạo bằng cách sử dụng các chất có khối lượng phân tử thấp, hoạt tính mạnh và gây độc đối với tế bào như diisocyanate, glutaraldehyde hay các hợp chất epoxy. Do tính gây độc của tác nhân khâu mạch có ý nghĩa rất lớn trong phát triển các vật liệu sinh học nên hạn chế sử dụng.
Chính vì thế phương pháp tạo liên kết chéo hoá sinh và enzyme, sử dụng 1-etyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) được chú ý bởi khơng có chất hoá học nào hợp nhất vào cấu trúc sau khi khâu mạch. Đây là phương pháp không những khơng gây độc cho tế bào mà cịn bảo tồn tính tương thích sinh học của vật liệu [23].
EDC là một carbodiimide tan trong nước, phản ứng với nhiều loại amine và các nhóm chức năng hydroxyl. Nó được sử dụng như một tác nhân kích hoạt nhóm carboxyl để hình thành liên kết amide hoặc ester. Ngồi ra, EDC cũng có khả năng hoạt hố nhóm phosphate.
25
EDC được ứng dụng làm chất khâu mạch trong quá trình tạo khung nâng đỡ gelatin-alginate. EDC phản ứng với nhóm carboxyl của alginate và glutamic (Glu), aspartic (Asp) có trong gelatin để tạo thành chất trung gian tạm thời o-acylisourea, chất này được ổn định bằng cách tác dụng với nhóm amino của gelatin, hình thành nên liên kết peptide. Cịn sản phẩm phụ của EDC sẽ giải phóng và hồ tan trong dung mơi, do đó khơng gây độc cho tế bào.
Hình 1.10. Phản ứng nối mạch của EDC
Các lỗ xốp của khung nâng đỡ được tạo ra bằng cách đông lạnh khối hydrogel, sau đó giảm áp suất xung quanh để các phân tử nước đông lạnh thăng hoa. Phương pháp này có nhược điểm là khơng thể kiểm sốt sự phân bố và kích thước các lỗ xốp bên trong khung nâng đỡ, nhưng đây là một phương pháp đơn giản, tốn ít chi phí và khơng địi hỏi thiết bị hiện đại. Các tính chất cơ học và độ phân huỷ sinh học của khung nâng đỡ có thể điều chỉnh một cách đơn giản bằng cách thay đổi các thông số của polymers. được ứng dụng phổ biến để nghiên cứu tạo khung nâng đỡ trong kỹ nghệ mô.
26