微囊封装技术及其产品制造技术

用于产生水凝胶微胶囊(亦称微珠)的由内而外胶凝方法。本文中描述了将生物材料封装在微珠3维水凝胶基质中的方法。该方法一般包含水凝胶前体化合物、任选的生物材料和二价阳离子的混合物的形成。混合物然后与海藻酸盐组合，以产生围绕混合物滴的海藻酸盐壳，随后是水凝胶前体核的胶凝，以及临时海藻酸盐壳的去除从而产生自持续微珠。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请要求于2014年6月4日提交的题为微囊封装技术及其产品(MICROENCAPSULATIONTECHNIQUEANDPRODUCTSTHEREOF)的美国临时专利申请第62/007,717号的优先权权益，其以全文引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及用于制备非海藻酸盐水凝胶微珠的方法和技术及其所得产品。
技术介绍
在再生医学中，出于两个关键原因，细胞封装在水凝胶微粒中是有前景的技术。第一，水凝胶基质的结构使得封装的细胞可与周围环境交换营养物和治疗性分子，而其它细胞类型即宿主免疫细胞不能穿透和介导移植时封装的细胞的免疫排斥反应。第二，水凝胶微粒很好地适用于封装的细胞的移植。它们的小物理尺寸和球形形状允许经由注射器和针头的简单且容易的递送而非侵入性外科手术操作。此外，与较大的“块状”凝胶构造体相比，这种小的物理尺寸产生到封装的细胞以及从封装的细胞的分子扩散的最小阻力。用于制造含细胞水凝胶微珠的当前方法高度受限。到目前为止，由于微珠独特且极简的胶凝机制，因此仅可使用海藻酸盐或琼脂糖聚合物来制造微珠。不利的是，这些材料中的任一者对于细胞健康或功能都不是期望的。就此而言，远优于海藻酸盐或琼脂糖的许多新颖水凝胶材料是可用的。然而，由于它们的特定胶凝机制，因此它们不能被制备为球形含活细胞的微珠。本专利技术提供用于产生此类构造体的方法，并且可适用于多种水凝胶形成材料。
技术实现思路
本文中描述了将生物材料封装在3维水凝胶基质中的方法。该方法一般包括提供水凝胶前体溶液，所述水凝胶前体溶液包括分散或溶解于溶剂体系中的水凝胶前体化合物、生物材料和二价阳离子，所述二价阳离子选自由钙、钡、锶及其组合组成的组。水凝胶前体溶液与海藻酸盐组合从而产生核/壳微粒。核/壳微粒中的每一个包括海藻酸盐壳和包括水凝胶前体溶液的液体核。使在液体核中的水凝胶前体化合物交联从而产生核/壳交联微粒。核/壳交联微粒中的每一个包括海藻酸盐壳以及包括3维水凝胶基质和生物材料的核。有利的是，将生物材料悬浮、封装，亦称包覆在水凝胶基质中。然后去除临时海藻酸盐壳从而产生自持续水凝胶微珠。水凝胶微珠中的每一个包括3维水凝胶基质和包覆于其中的生物材料。本文中还描述了根据本专利技术的技术制备的3维水凝胶微珠。微珠为自支撑体，其包括3维水凝胶基质和包覆于其中的生物材料。本文还描述了用于在受试者中移植的组合物。该组合物包括多个根据本专利技术技术制备的3维水凝胶微珠。该微珠为自支撑体，其包括3维水凝胶基质和包覆于其中的生物材料。附图说明图1为来自实例1的具有海藻酸盐壳和包括水凝胶前体溶液的液体核的核/壳微粒的显微镜图像；图2为来自实例1的具有海藻酸盐壳和水凝胶核的核/壳交联微粒的显微镜图像；图3为来自实例1的核/壳交联微粒在柠檬酸盐中20分钟之后的显微镜图像；图4为来自实例1的核/壳交联微粒在柠檬酸盐中45分钟之后的显微镜图像；图5为微珠在壳去除之后的显微镜图像；以及图6为来自实例1的微珠在最终柠檬酸盐冲洗之后的显微镜图像，其仅示出剩余的水凝胶核。具体实施方式本专利技术涉及产生水凝胶微胶囊(亦称微珠)的由内而外胶凝方法。更具体地说，本文描述了将生物材料封装在微珠3维水凝胶基质中的方法。该方法一般包括形成水凝胶前体化合物、任选的生物材料和二价阳离子的混合物。混合物然后与海藻酸盐组合，以产生围绕混合物滴的海藻酸盐壳，随后水凝胶前体核的胶凝化，以及海藻酸盐壳的去除从而产生自持续微珠。在一方面，提供水凝胶前体溶液。水凝胶前体溶液通过在与其它组分混合之前，将水凝胶前体化合物分散在溶剂体系中以形成溶液来制备。用于水凝胶前体溶液的优选溶剂体系包括水、缓冲剂(例如组氨酸，HEPES)、密度改性剂(例如碘克沙醇、菲科尔(ficoll))、粘度改性剂(例如PEG、羧甲基纤维素、三仙胶)或其混合物。以溶液的总体积计，水凝胶前体化合物将以约0.4重量/体积％到约4.0重量/体积％(4mg/mL-40mg/mL)的水平包括在溶液中。合适的水凝胶前体化合物包括水凝胶形成聚合物、寡聚物和/或单体，并且因此，能够通过聚合和/或交联形成交联或网络结构或基质(即，“水凝胶”)，其中液体和生物材料可滞留、悬浮、包覆和/或封装在所得胶凝化结构或基质的间隙空间或孔内。用于本专利技术中的水凝胶前体化合物优选地为非海藻酸盐水凝胶前体化合物。即，水凝胶前体溶液优选基本上不含海藻酸盐化合物，即，基于海藻酸盐、海藻酸或者其盐或衍生物的化合物。如本文所用的，术语“基本上不含”意指该成分并非有意添加到组合物中，但可存在附带杂质。在这样的实施例中，以乳液的总重量视为100重量％计，水凝胶前体溶液组合物包括小于约0.05重量％，优选小于约0.01重量％，并且更优选约0重量％的这样的成分。任何可交联水凝胶前体化合物将适用于本专利技术，其中优选的化合物为可生物相容的非海藻酸盐共聚物，并且特别是非海藻酸盐嵌段共聚物以及其它类型的可交联单体和/或寡聚物。示例性的前体化合物包括(但不限于)非海藻酸盐多糖、改性的玻尿酸、胶原蛋白/明胶、聚乙二醇、壳聚糖、琼脂糖等。特别优选的水凝胶前体化合物为玻尿酸。在一个或多个实施例中，水凝胶为缓慢胶凝水凝胶。依据水凝胶的指定最终用途，可生物相容的水凝胶也是特别优选的。如本文所用的，“生物相容性”意指对活组织无害，并且更具体来说其不是生物或另外不期望的，因为其可施用于受试者而无过度的毒性、刺激或过敏或免疫原性反应，并且不以有害的方式引起与含有其的组合物的其它组分中的任一种的任何不期望的生物效果或相互作用。可生物相容的水凝胶将经选择以使生物材料的任何降解降到最低以及使在受试者中的任何不良副作用降到最低，如本领域的技术人员所熟知的。可包括在水凝胶前体中的另外任选的成分包括纤连蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、细胞外基质的其它组分等，包括其合成形式。水凝胶前体溶液进一步包括二价阳离子。用于本专利技术中的合适的二价阳离子包括在与海藻酸盐相互作用时能够形成凝胶的任何离子。更具体地说，二价阳离子优选为生物相容性的。在一个或多个实施例中，二价阳离子选自由钙、钡、锶及其组合组成的组。二价阳离子连同水凝胶前体化合物一起被分散或溶解在溶剂体系中。以溶液的总体积视为100％计，二价阳离子应以约0.025摩尔/升到约0.25摩尔/升的水平包括在溶液中。水凝胶前体溶液进一步包括生物材料。示例性的生物材料包括细胞群、细胞簇、组织、其组合以及其片段。生物材料可为天然衍生或分离的，或它们可为工程化或基因修饰的细胞、簇、组织等。用于本专利技术中的生物材料的非限制性实例包括胰岛、胰岛簇、肝细胞、干细胞和相关细胞与组织，以及内分泌细胞、干细胞簇、甲状腺簇、肾上腺簇、垂体簇以及用于组织工程或基于细胞的治疗的其它3维细胞簇。在本专利技术中还可使用细胞类型和/或组织的组合。在一个或多个实施例中，另外的添加剂、培养基、营养物、pH缓冲剂、密度改性剂、粘度改性剂等可包括在水凝胶前体溶液中。在一些实施例中，水凝胶前体溶液主要由分散或溶解于溶剂体系中的水凝胶前体化合物、二价阳离子和生物材料组成或者甚至由分散或溶解于溶剂体系中的水凝胶前体化合物、二价阳离子和生物材料组成。水凝胶前体溶液保持液体形式直到如下所述胶凝，并且因此，在一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将生物材料封装在3维水凝胶基质中的方法，所述方法包括：提供水凝胶前体溶液，所述溶液包括分散或溶解于溶剂体系中的水凝胶前体化合物、所述生物材料和二价阳离子，所述二价阳离子选自由钙、钡、锶及其组合组成的组；组合所述水凝胶前体溶液与海藻酸盐从而产生核/壳微粒，每个核/壳微粒包括海藻酸盐壳和包括所述水凝胶前体溶液的液体核；使在所述液体核中的所述水凝胶前体化合物交联从而产生核/壳交联微粒，每个核/壳交联微粒包括所述海藻酸盐壳以及包括3维水凝胶基质和所述生物材料的核，所述生物材料被包覆在所述水凝胶基质中；以及去除所述海藻酸盐壳从而产生自持续水凝胶微珠，每个水凝胶微珠包括所述3维水凝胶基质和包覆于其中的生物材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 US 62/007,7171.一种将生物材料封装在3维水凝胶基质中的方法，所述方法包括：提供水凝胶前体溶液，所述溶液包括分散或溶解于溶剂体系中的水凝胶前体化合物、所述生物材料和二价阳离子，所述二价阳离子选自由钙、钡、锶及其组合组成的组；组合所述水凝胶前体溶液与海藻酸盐从而产生核/壳微粒，每个核/壳微粒包括海藻酸盐壳和包括所述水凝胶前体溶液的液体核；使在所述液体核中的所述水凝胶前体化合物交联从而产生核/壳交联微粒，每个核/壳交联微粒包括所述海藻酸盐壳以及包括3维水凝胶基质和所述生物材料的核，所述生物材料被包覆在所述水凝胶基质中；以及去除所述海藻酸盐壳从而产生自持续水凝胶微珠，每个水凝胶微珠包括所述3维水凝胶基质和包覆于其中的生物材料。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水凝胶前体化合物为非海藻酸盐化合物。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述水凝胶前体化合物为玻尿酸。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述水凝胶前体溶液进一步包括纤连蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白、细胞外基质组分或其合成形式。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物材料选自由细胞群、细胞簇、组织、其组合以及其片段组成的组。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物材料选自由以下各项组成的组：胰岛，肝细胞，干细胞，内分泌细胞，与胰岛、肝细胞、干细胞、内分泌细胞相关的组织，和胰岛簇，肝细胞簇，干细胞簇，甲状腺簇，肾上腺簇，垂体簇及其组合。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述水凝胶前体溶液主要由分散或溶解于所述溶剂体系中的所述水凝胶前体化合物、二价阳离子和生物材料组成。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述水凝胶前...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔蒂克·拉马钱德兰，史蒂芬·迈克尔·哈林顿，
申请(专利权)人：立卡达有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US