三维单细胞来源细胞球生产芯片、其制备方法及应用技术

技术编号:20088895 阅读:29 留言:0更新日期:2019-01-15 08:01
本发明专利技术公开了一种三维单细胞来源细胞球生产芯片,其包括基底和形成于基底表面的图案微阵列,所述图案微阵列包括彼此间隔设置的多个图案,所述基底表面是电中性的,所述图案由带正电荷的材料形成。本发明专利技术还公开了所述芯片的制备方法和应用。例如,其中一种基于所述芯片的单细胞来源间充质干细胞球的生产方法包括:利用所述芯片进行3‑5天的三维培养后,形成的细胞球可通过磷酸盐缓冲液等稀释,并直接离心收集。本发明专利技术的所述芯片结构简单,成本低廉,易于制作,而基于所述芯片的单细胞来源间充质干细胞球生产方法可大量筛选并生产高质量、均一化来源的单细胞来源细胞球,可靠性好、稳定性高、高通量,可以很好地满足基础研究和临床应用的需求。

【技术实现步骤摘要】
三维单细胞来源细胞球生产芯片、其制备方法及应用
本专利技术涉及一种生产间充质干细胞球的方法,特别涉及一种三维单细胞来源细胞球生产芯片、其制备方法及应用,例如在三维培养条件下生产间充质干细胞球的方法和其在体内促血管生成方面的应用。
技术介绍
间充质干细胞(MSC,mesenchymalstemcells)来源于发育早期的中胚层,是一群具有高度自我更新能力和多向分化潜能的间质细胞,属于多能干细胞。MSC最初在骨髓中被发现,后经研究证实,MSC广泛存在于多种组织器官中:包括骨髓、脂肪、脐带血、羊膜、胸腺、牙髓、外周血、脐带等。间充质干细胞在体内或体外特定的诱导条件下,可分化为脂肪、骨、软骨、肌肉、肌腱、韧带、神经、肝、心肌、内皮等多种组织细胞,连续传代培养和冷冻保存后仍具有多向分化潜能,可作为理想的种子细胞用于衰老和病变引起的组织器官损伤修复。因为其具有来源广泛、具有多向分化潜能、造血支持和促进干细胞植入、免疫调控和自我更新等特点而日益受到人们的关注。截止到目前,MSC已被广泛应用于移植物抗宿主病(Graft-versus-hostdisease,GVHD)、再生障碍性贫血、急性心梗、肝损伤、脑卒中、骨发育不全、肌萎缩侧索硬化症、系统性红斑狼疮、系统性硬化症、克隆氏病、中风、糖尿病、糖尿病足、肝硬化、关节炎、支气管肺发育不全、脊髓损伤等多种疾病的治疗,并获得明显的治疗效果。脐带间充质干细胞(umbilicalcordmesenchymalstemcells,UCMSC)作为应用较广泛的干细胞类型,由于其具有分化潜力大、便于鉴定、增殖能力强、免疫原性低、取材方便、无道德伦理问题的限制、易于工业化制备等特征,使其成为理想的临床用间充质干细胞。生物体内的细胞是在三维的立体微环境中生长的,虽然二维培养可以快速增殖UCMSC,但并不是细胞生长的天然状态,培养微环境与机体内微环境差异太大,影响细胞的基因表达、信号转导等,导致所培养的细胞逐渐丧失其在生物体内的生物学特性及功能,也导致细胞在分化能力和活力等方面的异质性。三维(3dimensional,3D)培养技术的应用,为细胞在体外培养过程中提供了一个更加接近体内生存条件的微环境,更有利于细胞的增殖和存活以及本身特性的保持。与传统的2D贴壁培养相比,三维球状细胞聚集成球状体,被认为是模拟了更真实的机体内生存环境,3D细胞培养已经被广泛应用于干细胞临床医学和再生医学研究。传统的3D培养是指将具有三维结构不同材料的载体与各种不同种类的细胞在体外共同培养,使细胞能够在载体的三维立体空间结构中迁移、生长,构成三维的细胞-载体复合物。常见的用于形成3D细胞球的方法主要有旋转培养法、液体覆盖法、低吸附96孔板培养法、悬滴法和壳聚糖膜培养法等。基本原理是提供一个细胞悬浮培养的空间,并依靠细胞之间相互粘连形成多细胞球体(Multiplecellsderivedspheroid,MCDS)并连续培养。很多研究通过比较2D和3D培养,认为多细胞球体较2D细胞在存活、因子分泌、干性保持、迁移、抗衰老等方面表现出更出色的特征,在动物试验中,多细胞球体也更能增强抗炎、血管生成、组织修复和再生的能力。3D培养出的MCS可能更好的发挥治疗作用,目前这一观点被广泛地接受。然而,现有的制作间充质干细胞球的方法,均为生产多细胞来源的细胞球,即利用细胞之间的相互粘附作用生产细胞球。虽然试验证实多细胞来源的细胞球在各种性状表现和治疗上的优势明显高于传统的2D培养,但其明显存在以下问题和缺点:1)多细胞球体是由多个活力上有差异的细胞混合形成的球体,细胞的质量没有被均一化。2)多细胞球体的内外存在营养物质、氧气和废弃物代谢等差异的问题,球体中心的细胞很难获得足够的营养物质和氧气条件,而其产生的废弃物也很难及时的代谢到环境中,这种压力影响了球体细胞的基因表达水平,甚至可能导致基因突变,从而影响细胞的质量。3)MCS球体中心的细胞由于缺少细胞外基质的支撑,从而容易导致失巢凋亡的发生。4)现有的3D培养方式形成的多细胞球体一般直径较大,介于几百微米至几毫米,由于血管堵塞的风险,较大尺寸的MCS不宜直接通过血管输入机体,大强度的酶解处理能够从多细胞球体中获得单个细胞,但这一过程会严重损伤细胞,使获得的单细胞在质量上具有较大的异质性。5)现有的形成细胞球的技术基本为悬浮培养,没有细胞外基质的参与,很难模拟真实体内的MSC的生长环境。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷,本专利技术的主要目的在于提供一种三维单细胞来源细胞球生产芯片、其制备方法及应用,用以实现高质量、均一化来源的间充质干细胞的生产,从而满足基础研究和临床应用的需求。为实现前述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案包括:本专利技术实施例提供了一种三维单细胞来源细胞球生产芯片,其包括基底和形成于基底表面的图案微阵列,所述图案微阵列包括彼此间隔设置的两个以上图案,所述基底表面是电中性的,所述图案由带正电荷的材料形成。在一些实施方案中,所述基底表面覆设有电中性材料层。进一步地,所述电中性材料层的材质包括聚乙二醇,且不限于此。在一些实施方案中,所述带正电荷的材料包括聚醚酰亚胺,但不限于此。在一些实施方案中,所述图案为圆点。在一些实施方案中,所述图案的直径优选为8μm-12μm左右。在一些实施方案中,在所述图案微阵列中,相邻图案之间的距离为50μm-100μm。在一些实施方案中,所述基底包括玻璃片,且不限于此。本专利技术实施例还提供了前述的任一种三维单细胞来源细胞球生产芯片的制备方法,其包括:提供具有电中性表面的基底;提供印章,所述印章的印面上分布有与所述图案微阵列相应的图纹结构;在所述印章的印面上设置带正电荷的材料或含带正电荷的材料的溶液,之后使所述印章的印面与所述基底的表面接触,从而在所述基底的表面上形成图案微阵列。在一些实施方案中,所述的制备方法具体包括:至少将所述印章的印面于含带正电荷的材料的溶液中充分浸泡,之后去除,并以蒸馏水润洗,再以氮气吹干,从而在所述印章的印面上修饰带正电荷的材料,所述含带正电荷的材料的溶液包括浓度为0.8V/V%-1V/V%的聚醚酰亚胺溶液。述基底的表面接触,从而在所述基底的表面上形成图案微阵列。在一些实施方案中,所述的制备方法具体包括:使清洁的基底表面与含电中性材料的溶液在55-65℃接触120-150min,之后以无水乙醇、蒸馏水润洗,再以氮气吹干,从而在所述基底表面形成电中性层,所述含电中性材料的溶液包括含1V/V%-2V/V%聚乙二醇的无水甲苯溶液。述基底的表面接触,从而在所述基底的表面上形成图案微阵列。在一些实施方案中,所述的制备方法具体包括:将所述印章的修饰有带正电荷材料的印面一次性放置在所述基底表面的电中性层上,再施加压力使所述印章的印面与所述基底表面接触并保持30-40s,之后将所述印章移离,从而在所述基底的表面上形成图案微阵列。述基底的表面接触,从而在所述基底的表面上形成图案微阵列。在一些实施方案中,所述的制备方法还可包括:制作掩模版,所述掩模版上具有与所述图案微阵列对应的镂空图形结构;在衬底上形成光刻胶层;利用所述的掩模版对所述光刻胶层进行光刻处理,形成倒模用的模具;将由质量比为10:1-8:1的第一PDMS溶液(可定义为A组分)与第本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.三维单细胞来源细胞球生产芯片,其特征在于包括基底和形成于基底表面的图案微阵列,所述图案微阵列包括彼此间隔设置的两个以上图案,所述基底表面是电中性的,所述图案由带正电荷的材料形成。

【技术特征摘要】
1.三维单细胞来源细胞球生产芯片,其特征在于包括基底和形成于基底表面的图案微阵列,所述图案微阵列包括彼此间隔设置的两个以上图案,所述基底表面是电中性的,所述图案由带正电荷的材料形成。2.如权利要求1所述的三维单细胞来源细胞球生产芯片,其特征在于:所述基底表面覆设有电中性材料层,所述电中性材料层的材质包括聚乙二醇;和/或,所述带正电荷的材料包括聚醚酰亚胺;和/或,所述图案为圆点;和/或,所述图案的直径为8μm-12μm;和/或,相邻图案之间的距离为50μm-100μm;和/或,所述基底包括玻璃片。3.如权利要求1-2中任一项所述三维单细胞来源细胞球生产芯片的制备方法,其特征在于包括:提供具有电中性表面的基底;提供印章,所述印章的印面上分布有与所述图案微阵列相应的图纹结构;在所述印章的印面上设置带正电荷的材料或含带正电荷的材料的溶液,之后使所述印章的印面与所述基底的表面接触,从而在所述基底的表面上形成图案微阵列。4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于具体包括:至少将所述印章的印面于含带正电荷的材料的溶液中充分浸泡,之后去除,并以蒸馏水润洗,再以氮气吹干,从而在所述印章的印面上修饰带正电荷的材料,所述含带正电荷的材料的溶液包括浓度为0.8V/V%-1V/V%的聚醚酰亚胺溶液。5.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于具体包括:使清洁的基底表面与含电中性材料的溶液在55℃-65℃接触120min-150min,之后以无水乙醇、蒸馏水润洗,再以氮气吹干,从而在所述基底表面形成电中性层,所述含电中性材料的溶液包括含1V/V%-2V/V%聚乙二醇的无水甲苯溶液。6.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于具体包括:将所述印章的修饰有带正电荷材料的印面一次性放置在所述基底表面的电中性层上,再施加压力使所述印章的印面与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:索广力乔勇
申请(专利权)人:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1