可食用且可灭菌的多孔3D支架及其用途制造技术

本发明专利技术涉及可食用且可灭菌的大孔三维(3D)组织工程支架，其包含交联的生物相容性聚合物(优选天然聚合物)的网络。此外，本发明专利技术的支架还包含添加剂和活细胞，所述活细胞黏附并增殖，从而定殖于支架的整个表面并产生用于随后形成具有高营养成分的组织和/或培养肉的原材料，所述组织和/或培养肉随后可以被加工成用于动物或人消费的食品而无需修饰或从支架中移出细胞。本发明专利技术还涉及使用所述支架来制造待被加工为包含所述支架之食品的培养肉和/或组织的方法。组织的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可食用且可灭菌的多孔3D支架及其用途


[0001]本专利技术涉及可食用且可灭菌的大孔三维(3D)组织工程支架，所述支架优选包含天然聚合物。此外，本专利技术的支架还包含添加剂和活细胞，所述活细胞黏附并增殖，从而定殖于支架的整个表面并产生用于随后形成在本领域中也被称为培养肉(cultured meat)、养殖肉(cultivated meat)、基于细胞的肉、细胞肉和/或清洁肉的体外工程化组织的原材料，所述体外工程化组织随后可以被加工成用于动物或人消费的食品，而无需修饰或从支架中移出细胞。本文还描述了使用所述支架来制造用于加工为食品的包含所述支架的培养肉和/或组织的方法。

技术介绍

[0002]人口增长预期将持续提高(到2050年达到97亿7千万，以及在世纪之交达到111亿8千万)，这将带来更多的废物产生，并且我们人类的营养需求将如同我们一样增长。肉在蛋白质食品中占有重要地位。如由联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations)FAO提供的信息(http：//www.fao.org/ag/againfo/themes/es/meat/backgr_composition.html)所透露的，食品法典(Codex Alimentarius)将肉定义为“动物的预期用于人消费或者被判定为安全的并且适用于人消费的所有部分”。
[0003]在过去的40年里，全球的肉产量显著增长，主要是由于国家的发展。该增长限制了生产系统，从而在自然资源(土地和水)、人类健康(流行病)和动物福祉(动物痛苦)方面不利地影响环境，由于这一点，培养肉的消费通过帮助创建更加可持续的系统而显著地有助于养活地球上的所有居民。FAO估计，在接下来的40年里，对动物蛋白的需求将继续增长，并且进而满足该需求的挑战也将持续增加。如果不与新策略(例如培养肉或通过体外培养先前从动物中提取的肌肉细胞而生产的肉)相结合，则当前的生产模式将无法满足该需求。
[0004]对培养肉进行的大多数研究可以被认为是组织工程的变体或应用，所述组织工程是通过结合细胞、材料和工程工具试图设计用于修复、替代或再生受损组织的功能性生物结构的生物医学学科。在该领域取得的进展主要基于在多种生物医学应用例如骨组织、心脏组织、肝组织等的再生中使用三维支架/结构进行组织生长。
[0005]国际专利申请WO1999031222A1公开了通过体外培养被接种在传统二维基质例如胶原上的动物肌肉细胞来工业生产肉。此外，美国专利US7270829B2公开了通过非人组织工程获得的肉产品和用于生产所述肉产品的方法。所述肉产品包含离体培养的肌肉细胞，并且被用于食品消费。肌肉细胞可以生长并附着至支持结构，并且可以源自任何非人细胞。肉产品还可以包含与肌肉细胞一起离体培养的其他细胞，例如脂肪细胞或软骨细胞、或二者。该文献未提及用于细胞生长的支持物。
[0006]专利申请US 2006/0121006 A1涉及使用培养动物细胞来生产营养产品或治疗产品的用途，其中所述细胞源自稀有物种或濒危物种。还包括适用于人和非人消费的无论是作为食品还是作为食品补充剂的包含肉的可食用产品。本专利技术还涉及使用大规模培养方法用于细胞在被添加至所述产品之前的增殖的用途。本专利技术涵盖用于制造所述产品的方法、
所述产品本身及其方法和用途。示出优选培养锚定于支持物特别是呈不同材料的显微结构(微球、纤维等)形式的支持物例如胶原、几丁质、聚苯乙烯、聚酯或聚丙烯的细胞，这种选择将取决于产品的最终用途以及显微结构是否能保留在最终产品中。
[0007]专利申请US 2015/0079238 A1中还描述了细胞生长支持物包括被称为微载体的微球和微海绵，适用于在细胞培养物用生物反应器中使用，所述细胞生长支持物可以用于形成可食用工程肉产品。具体地，所描述的可食用支持物包括：(i)可以单独地用于培养细胞(例如，平滑肌细胞)的多孔微型阀；(ii)具有附着的细胞的支架，所述支架可以包含在最终肉产品中，而无需修饰或移出其中的细胞。在一个特定实施方案中，可食用支架可以通过交联的果胶例如硫代丙酰胺(PTP)和包含RGD序列的多肽例如硫醇化cardosin A来形成。最后，所述专利申请还描述了这样的用于在人工状态下制造肉的可食用支架的不同合成方法。有趣的是，应当注意这些专利技术人在美国申请US 2013/0029008 A1中描述了用于使用培养细胞精心制作可食用工程肉的不同方法。因此，最终的肉产品由多个部分融合的层形成，并且其中各层包含融合的多细胞体(非人肌细胞)。
[0008]基于天然聚合物的支架对医疗和制药应用显示出巨大的潜力。与由合成聚合物形成的基质相比，由这些生物聚合物(一些具有水凝胶行为能力)形成的基质在生物相容性和可生物降解性方面提供了一系列优点。由于生物聚合物水凝胶的固有特性例如其强大的吸水(溶胀/水合)能力，生物聚合物能够以受控的方式有效地包封和释放许多种疏水性和亲水性治疗分子，包括核酸、蛋白质、抗体等(M.Efentakis,Adv.Polym.Tech.2011,30,110
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121)。在生物医学应用中，它们已经被用于例如细胞包封，该过程涉及将细胞捕获在聚合物中以保护其免受免疫系统的影响(G.Orive等人,Nat.Med.2003,9,104)。对于成功的细胞包封，重要的是保持适当的扩散平衡以将氧气和营养物输送至细胞，从而提高生物聚合物的孔隙度和渗透性。
[0009]使用基于天然生物聚合物的不同技术制备大孔3D支架已经成为组织再生所采用的策略(CY,Chen等人,Theranostics.2015,5,643
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655)，尽管这项工作主要以小规模并且在基础研究中进行。通常，在这项研究中已经提出，预期用于组织再生的聚合物基质随着新组织形成而缓慢降解。关于食品工业，由于它们主要由多糖单元形成，它们是许多制剂中的关键组分，它们的主要应用是作为乳化剂、胶凝剂和/或稳定剂(E.Bouyer等人,Int.J.Pharm.2012,436,359
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378)。
[0010]鉴于对直接从动物获得的肉的替代品的需求不断增长，开发如下可以由经批准用于食品用途的天然聚合物构成的具有3D结构和大表面积的基质或支架将是令人感兴趣的：其可以在培养肉的生产中甚至在大规模生物反应器中用作动物细胞用支持物，并且其由于由经批准用于食品用途的天然生物聚合物构成而可以保留在最终产品中。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供了可食用且可灭菌的大孔三维(3D)组织工程支架(在下文中为本专利技术的支架)，所述支架包含至少一种生物相容性聚合物。本专利技术的支架主要由天然来源或合成来源的生物相容性聚合物构成，其中细胞优选哺乳动物细胞在其为非人细胞的条件下可以充分地黏附和增殖，直到在支架的整个有用表面上定殖，其中细胞优选为黏附细胞。
[0012]使用支架技术来支持大规模培养肉生长的主要挑战之一是支架与大规模生物反
应器中所使用的灭菌技术的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.可食用且能够通过热蒸汽灭菌的大孔三维组织工程支架，其包含来自天然来源或合成来源的生物相容性聚合物或其任何变体，其中所述生物相容性聚合物优选来自天然来源。2.根据权利要求1所述的支架，其中天然聚合物或其任何变体选自由以下组成的列表：葡聚糖、藻酸盐、壳聚糖、淀粉、肝素、硫酸肝素、普鲁分支葡聚糖、纤维素、半纤维素、葡甘露聚糖、琼脂、硫酸软骨素、明胶、几丁质、多核苷酸、多糖、糖胺聚糖、天然聚酯，或其任意组合，优选地，所述天然聚合物或其任何变体选自壳聚糖和/或藻酸盐。3.根据权利要求1所述的支架，其中合成聚合物或其任何变体选自由以下组成的列表：聚乳酸、聚乙醇酸、聚(乳酸
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乙醇酸)共聚物、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、生物酯，或其任意组合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的支架，其中所述大孔是分层次的和相互连通的，并且具有1μm至10000μm，优选地50μm至1000μm，更优选地100μm至1000μm，或者甚至更优选地100μm至500μm的平均孔尺寸。5.根据权利要求1至4中任一项所述的支架，其中所述支架通过物理过程或化学过程灭菌，优选通过物理灭菌过程灭菌。6.根据权利要求5所述的支架，其中所述物理灭菌选自由以下组成的列表：干热、间歇灭菌，以及电离辐射或非电离辐射。7.根据权利要求1至6中任一项所述的支架，其中所述支架还包含均匀分布在整个所述支架中的非人活细胞。8.根据权利要求7所述的支架，其中所述非人活细胞为贴壁细胞，优选地选自由以下组成的列表：肌肉细胞、内皮细胞、脂肪细胞、肝细胞、心肌细胞等。9.根据权利要求1至8中任一项所述的支架，其中所述支架还包含至少一种添加剂、至少一种生物活性分子、至少一种交联剂，和/或其任意组合。10.根据权利要求9所述的支架，其中所述添加剂选自由以下组成的列表：调味剂、增味剂、着色剂、增色剂、盐、酸度调节剂、增稠剂、乳化剂、稳定剂、营养强化剂、益生菌、益生元、皂苷、抗氧化剂、必需脂肪酸、矿物质，及其任意组合。11.根据权利要求9所述的支架，其中所述生物活性分子选自由以下组成的列表：免疫球蛋白超家族蛋白质、钙黏着蛋白、选择蛋白或整联蛋白；纤连蛋白、聚
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鸟氨酸、胶原、玻连蛋白、凝集素、聚鸟氨酸、聚
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【专利技术属性】
技术研发人员：梅塞德斯，
申请(专利权)人：生物技术食品有限公司，
类型：发明
国别省市：