双相多孔三维细胞培养支架制造技术

本实用新型专利技术涉及一种双相多孔三维细胞培养支架由粗纤维相和细纤维相两种直径截然不同的材料构成的，其中粗纤维相比所培养的细胞的尺寸大，细纤维相比所培养细胞的尺寸小，粗纤维相分为多层粗纤维结构，所述相邻两层粗纤维结构按一定角度排列，细纤维相单独结合在粗纤维相的一面或多面；细纤维相均匀分布或集中分布在粗纤维相构成的三维细胞培养支架的孔洞结构中。本实用新型专利技术双相多孔三维细胞培养支架中细纤维相具有比细胞小的多的直径，细胞能够很容易贴附到纳米纤维上，还能够有效的促进干细胞在其上的分化。因此，添加细纤维到三维细胞培养支架上能够提高细胞接种效率，并能够对在其上生长的细胞，特别是干细胞的成长和分化起到促进和调控作用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种双相多孔三维细胞培养支架，属于细胞、组织培养领域。
技术介绍
在现有技术中，常规使用的主要的细胞培养方式包括以下两种I)以单层ニ维方式培养细胞细胞培养是ー种在药物开发、细胞生物学、毒理学、生物工程以及组织工程领域中 非常有用并且被广泛使用的技术。常规的细胞培养是在细胞培养板如2、4、6、24、96孔细胞培养板中进行，上述细胞培养板由非降解性的聚合物包括聚苯こ烯制成。这些细胞培养板往往用等离子体处理其表面以改进其表面的亲水性，从而使得培养的细胞可以更好地粘附于所述培养板的ニ维表面。在典型的采用聚苯こ烯细胞培养平板进行的细胞培养实验中，所培养的细胞是在细胞培养基中以ー种ニ维方式单层生长。2)以三维方式培养细胞ニ维细胞培养是ー种用于制备、观察和研究细胞以及它们与药物、生物因子和生物材料在体外相互作用的方便的方法。但这与所述细胞在体内的生长方式相距甚远。在真实的活体内，细胞通常是三维生长的并构建形成三维的活组织或器官。越来越多的证据表明体外的三维细胞培养体系可以加深对正常和病理的组织的结构-功能关系的了解。为了研究这种功能性和形态学上的相互关系，一些研究者已经探索使用三维的凝胶基质，包括胶原凝胶、明胶、血纤维蛋白、琼脂糖和藻酸盐。在这些凝胶体系中，将细胞培养在凝胶基质内以三维的方式生长。近来的研究已经显示，与单层生长的細胞相比，培养在三维的藻酸盐或琼脂糖凝胶体系中的人椎间盘細胞(humanannulus disc cells)显示出不同的形态,增加了含蛋白多糖的合成，并且形成带有沉积在细胞周围和之间的胞外基质的多细胞集落。此外，在所述三维藻酸盐凝胶体系中培养的人椎间盘细胞证实产生了 I型和II型胶原，而该I型和II型胶原在单层细胞培养时未有发现。体外动物细胞的三维生长促进正常上皮细胞的极化和分化。与活组织细胞相比较，三维培养的细胞移动和分裂得更快并且具有一种特征性的不对称外形。三维细胞培养还被用于研究細胞与生长因子以及细胞和药物之间的相互作用。癌細胞的三维细胞培养可用于研究许多与癌生物学有关的基础性问题，因为与标准的ニ维组织培养平板相比，癌細胞的肿瘤发展生长因子的受体在三维细胞培养时的表达 方式是不同的。对于乳腺癌，三维細胞培养体系提供一种用于了解癌細胞増殖调控以及用于评价不同抗癌药物的模型体系 大量的证据表明，与在单层或分散培养物中的细胞相比，三维培养中生长的细胞对细胞毒性试剂具有更高的耐受性。许多研究已经掲示，与单层细胞相比，球体细胞培养具有更高的耐药性。起初，研究者们将細胞球体对药物的耐受性归因于药物向球体内部細胞的不良扩散，但是现在已经证实，耐药性是由三维细胞培养而引起的，而不是仅仅无法接触到营养物质。进ー步的研究证实，三维细胞培养是ー种用于评价抗癌药物的体外细胞毒性的更好的模型 o不断増加的证据表明，三维的环境也能掲示細胞功能的基本机制，而且体外的三维培养体系可以促进对在正常和病理条件中的结构-功能关系的了解。现已被普遍接受的是，骨和软骨来源的细胞在三维与ニ维的环境中的行为不同，并且，上述三维体外培养体系比ニ维培养体系能更接近地模拟体内的情况。在近期的研究中，在一种羟丙基甲基纤维素水凝胶基质的内部，三维培养三种人成骨细胞系以及正常的人成骨细胞。已经证实，骨肉瘤细胞以群落球体的方式而增殖，而且所述的人成骨细胞集落存活至少3周。成骨细胞标志物和细胞因子的矿化试验和基因表达分析表明，在上述水凝胶基质中进行三维培养的细胞比在塑料细胞培养平板中单层培养的细胞表现出ー种更加成熟的分化状况。迄今为止的证据已经清楚地表明，在三维环境下培养细胞具有ニ维细胞培养不可比拟的巨大优点。目前的三维细胞培养产品主要有凝胶体系和三维细胞培养支架。采用凝胶体系吋，所述培养的细胞被包埋在凝胶基质内部，由于物质在所述凝胶中的扩散受到一定的限制，因此该细胞培养的营养和代谢产物的交换是个问题。并且，由于所述培养的细胞包埋在凝胶内部，培养后回收或分离所述细胞非常困难。这与使用ニ维细胞培养平板不同，ニ维培养的细胞可以使用胰蛋白酶简单地将细胞从培养平板上洗脱并通过离心加以分离。此外，在凝胶基质内培养细胞要求在毎次培养细胞前制备所需的凝胶体系，这不仅会在大量培养时给研究者们造成不方便，而且由于在不同的研究者和实验室之间凝胶的制备方式上存在着轻微的差异，从而会在不同批次的凝胶制备之间造成质量的不—致。三维多孔支架是另ー种能够用来进行三维细胞培养的体系。三维多孔支架在使用时将细胞接种干支架的多孔结构中，在适当的细胞培养条件下，细胞即可在此多孔结构中培养形成三维组织结构。常见的有多孔磷酸钙支架，聚乳酸支架，聚乳酸和こ交酯共聚物支架，胶原蛋白支架，海藻酸钠支架。其共同的特点是它们具有无规的孔洞形状和尺寸。孔洞之间的连通性不好，因此细胞不容易进入支架中心，即使进入到多孔支架的中心，由于营养和代谢产物的交换不容易，因此细胞在这些三维细胞培养支架的中心生长受到限制，甚至死亡。因此大大限制了采用三维多孔支架进三维细胞培养的进展。综上所述，尽管三维细胞培养有更多的优点，但由于上面提到的目前使用的三维凝胶培养体系所存在的种种问题，ニ维细胞培养仍然是主要的细胞培养方法。因此，ー种兼具ニ维细胞培养体系的全部便捷之处的三维培养体系，对于医药、生命科学以及生物工程研究领域极具价值。这ー理想的三维细胞培养体系将需要首先具有能够让使用者像在使用平面细胞培养板那样很方便地观察细胞在三维细胞培养支架中的生长情況。长期以来，聚苯こ烯已经成为ー种成功地用于ニ维细胞培养的培养物基底材料。由聚苯こ烯制造的细胞培养平板被广泛地使用并且具有可从许多供应商处商购获得的多种尺寸規格。由于聚苯こ烯培养平板对做细胞或组织培养的研究者们来说相当熟悉，因此可以想像，一种由聚苯こ烯制造的三维细胞培养体系将不仅能提供三维培养环境的优点，而且能够提供聚苯こ烯ニ维细胞培养体系的许多其它优点，具有明确的表面性质且易于使用。然而，聚苯こ烯作为三维细胞培养体系的应用在以前却几乎从未被探索过。近来，Baker等人报导其使用静电纺丝技术加工出一种三维多孔的聚苯こ烯纤维基体。他们获得的三维聚苯こ烯纤维基体类似于ー种无纺垫，其中有内部纤维间的空隙就是多孔的空隙。他们将该三维聚苯こ烯纤维基体切割成适当的可以放在6孔聚苯こ烯培养平板的孔中的尺寸。经在氩气中等离子体处理后，将这些三维聚苯こ烯纤维基体接种细胞并且在常用的6孔聚苯こ烯细胞培养平板中进行细胞培养。结果表明，这些三维聚苯こ烯纤维基体具有适于细胞贴附的良好的表面性质。该数据掲示，这些聚苯こ烯三维纤维性支架可以是ニ维聚苯こ烯细胞培养平板体系的一种补充。然而，这些纤维性聚苯こ烯基体的缺点是所述基体的孔径尺寸和孔的形状不易确定并且该纤维性基质在自然状态下是软的，从而令所述基质在不发生变形的情况下进行进ー步的操作产生困难。技术专利“三维细胞培养插入件，其制造设备和成套用具” (200720187562. 7)提供了ー种具有规则孔洞结构的三维细胞培养支架。该支架用于三维细胞培养应用，与目前的ニ维组织培养体系包括组织培养平板一起使用。该支架具有100%的孔联通性，细胞可以很容易均匀地接种在支架上并且生长良好。然而，在进行细胞接种吋，由于孔是10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双相多孔三维细胞培养支架，其特征在于，所述双相多孔三维细胞培养支架是由粗纤维相和细纤维相两种直径截然不同的材料构成的，其中粗纤维相比所培养的细胞的尺寸大，细纤维相比所培养细胞的尺寸小，粗纤维相分为多层粗纤维结构，所述相邻两层粗纤维结构按一定角度排列，细纤维相单独结合在粗纤维相的一面或多面；细纤维相均匀分布或集中分布在粗纤维相构成的三维细胞培养支架的孔洞结构中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘青，
申请(专利权)人：江阴瑞康健生物医学科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：