生物材料性能的保存和储存方法技术

本文描述了增强的用于储存生物材料的组合物和方法。在某些方面中，这些生物材料包括天然和工程改造的真核组织。本文所述方法包括以降低或防止储存期间或从储存中取出生物材料后生物材料性能(如胞外基质完整性、细胞活力或其组合)损失的方式储存这些生物材料。在某些方面中，可在含有防止或降低胞外基质完整性损失的试剂的不含动物产品的溶液中储存这些生物材料。

【技术实现步骤摘要】
生物材料性能的保存和储存方法
本专利技术涉及储存真核细胞生物材料(例如与材料和组织相关联的细胞)的方法，同时降低或防止储存相关的生物材料性能的损失。本专利技术还涉及在储存期间维持生物材料的(i)胞外基质完整性(包括胞外基质渗透性、水含量和糖胺聚糖含量)以及(ii)细胞活力。
技术介绍
在过去的几十年间，已开发了储存方法和技术以保存真核组织和细胞。这些储存方法和技术涉及在工程改造的胞外基质、工程改造的组织和天然组织中将各种真核细胞储存一段时间，储存方式允许在之后使用这些储存的组织，如用于植入或移植至患者或用于药物或化学筛选生物试验。虽然这些储存方法和技术广泛地适用于基础研究和转化研究环境，但在储存期间维持生物材料性能(例如胞外基质完整性和细胞活力)仍是一项挑战。例如，使用现有技术时观察到了显著降低的胞外基质渗透性和组织细胞活力，且这些降低可导致从储存中取出后低效的生物材料功能。在一个示例中，使用多种储存技术保存软骨细胞和软骨组织，随后将其从储存中取出并用作骨软骨同种异体移植物。该同种异体移植物可修复(1)外伤诱导的软骨缺陷和(2)由骨关节炎破坏的软骨表面。使用软骨细胞和软骨作为骨软骨同种异体移植物以治疗骨关节炎是重要的，因为预测骨关节炎目前在美国影响约2000万人。因此，结果是，已产生了一个巨大的产业用于提供整形外科植入物来治疗因内源性软骨缺失或内源性软骨损伤而导致具有缺陷型关节、骨质疏松性骨折或背部疾病的人。虽然骨软骨同种异体移植物显示出治疗软骨相关医疗病症的希望，但移植的关节软骨的软骨细胞活力和胞外基质完整性很大程度上决定了骨软骨同种异体移植物移植的结果(即成功的手术效果对比失败的手术效果等)。目前的保存技术无法可接受地维持软骨的胞外细胞基质完整性并在某些方面提高软骨细胞活力。例如，常规的软骨细胞和软骨低温保存包括在包含二甲亚砜(DMSO)的溶液中冷冻这些细胞和组织，但这些技术导致关节软骨中80–100％的软骨细胞死亡且胞外基质因为冰的形成而受损。上述较差的低温保存结果最终导致移植所谓“新鲜”关节部分(即软骨细胞和/或软骨同种异体移植物)的实践。例如，通常在供体死亡的24小时内收获供体来源的骨软骨组织移植物并在4℃下储存最多42天以用于修复临床软骨缺陷。此外，将市售可得的新鲜骨关节同种异体移植物储存至少17天以允许在移植前进行血清学和微生物学测试以最小化受体中的潜在感染。
技术实现思路
虽然骨软骨同种异体移植物移植已经是用于修复(1)外伤诱导的软骨缺陷和(2)由骨关节炎破坏的软骨表面的有效治疗方法，但对于在储存期间维持软骨的软骨细胞活力和胞外基质完整性而言仍存在多项挑战。最近的研究表明，重要的是同时维持软骨细胞活力和胞外基质完整性以促进成功的同种异体移植物移植。例如，如果从储存中取出期间或之后细胞活力和/或基质完整性降低，则成功移植的可能性也会降低。在工程改造或天然的组织中的大多数真核细胞中都存在这些挑战。因此，新的真核组织和细胞保存技术是有用的。本文描述了用于储存生物材料的组合物和方法。在某些方面中，这些生物材料包括真核细胞和真核组织，如软骨细胞和软骨。本文所述方法包括以降低或防止储存期间或从储存中取出生物材料后生物材料性能(如胞外基质渗透性和软骨细胞活力)损失的方式储存这些生物材料。在某些方面中，将这些生物材料置于溶液中并随后储存以用于下次使用，所述溶液包含动物来源的产物。在某些方面中，本文所述溶液含有防止或降低生物材料性能损失的试剂，且在某些方面中，该试剂可包括至少一种酶的抑制剂。例如，该试剂可包括天然或合成的基质金属蛋白酶(MMP)抑制剂，其包括但不限于内源性金属蛋白酶组织抑制剂(TIMP)、调节TIMP合成的化合物或多西环素等。本专利技术的优势部分列于后文说明书中或可通过下文所述方面的实践进行了解。通过所附权利要求中特别指出的要素和组合将会认识和获得下述优点。应当理解，上述一般描述和以下详细描述仅仅是示例性和说明性的，而非限制性的。附图说明图1比较软骨细胞在四种不同溶液中储存28天后的软骨细胞活力和增殖。通过测量各样品的相对荧光单位(RFU)来定量活力和增殖。图2显示4种不同溶液中冷储存期间高细胞活力与软骨基质渗透性和电导率损失之间的关联系数(R2)。如图2所示，在4天的储存后恢复组织培养期间，关联系数从0.78升高至0.90。图3显示低温储存对于软骨渗透性的影响，其基于低渗盐水中软骨样品的电导率。图4是用于定量软骨机械性能(如蠕变压缩)的压缩室的示意图。图5显示多种储存间隔后多西环素浓度对于软骨细胞活力的影响。图6显示在多种多西环素浓度中冷冻储存一个月后对猪软骨塞电导率的影响。实施方式详述通过参考以下特定实施方式的详述、本文包含的实施例以及附图及其描述，可以容易地理解公开的方法和组合物。下文所述各方面不限于所述特定组合物和/或方法，其当然可以变化。本申请引用了多份出版物。这些出版物全文以及下文参考文献列表中包含的出版物的公开内容在此通过引用全文纳入本申请中以更完整地描述本申请所属领域的状态。所公开的参考文献还根据参考的特定部分单独和特定地通过引用纳入本文。可以以范围的形式表示或给出浓度、数量和其它数值数据。应该理解，使用这种范围形式只是为了方便和简洁，因此，应该灵活地将其解释成不仅包括作为范围界限明确列举的数值，而且包括所有包含在该范围内的单个数值或子范围，就如同各数值和子范围都已明确列举。例如，“约1至5”的数值范围应理解为不仅包括明确表示的约1至约5的数值，还单独地包括单个值(如2、3和4)和子范围(如1-3、2-4和3-5等)以及1、2、3、4和5。相同的原理适用于仅仅陈述了一个作为最小值或最大值的数值的范围。此外，无论所描述的范围或特征的宽度如何，这种解释都适用。在本说明书和后面的权利要求书中将提到许多术语，这些术语应具有以下定义：“不含动物产品”的溶液包括除下文所述生物材料外不包含动物产品或来源于动物的任何产品的溶液。“动物产品”可包括胎牛血清(FBS)，其是包括生长因子的动物来源的产品并通常用于常规细胞培养。因此，在一个示例中，“不含动物产品”的溶液可包括缺少FBS的溶液。术语“生物材料”包括非植物、哺乳动物真核细胞和组织。本文描述了活生物材料和用于储存这类生物材料的方法。在某些方面中，这些生物材料包括工程改造和天然的组织中的真核细胞，且本文所述方法包括以降低或防止储存期间或从储存中取出生物材料后生物材料性能损失(例如，降低或防止胞外基质渗透性、组织细胞活力或其组合的损失)的方式储存这些生物材料。在某些方面中，将这些生物材料置于溶液中，其可包括不含动物产品的溶液，含有至少一种降低或防止生物材料性能损失的试剂。随后，将置于含有至少一种试剂的溶液中的生物材料在特定温度范围下储存直至进一步需要这些生物材料时。对至少一种试剂的浓度进行优化从而最大化生物材料性能(如胞外基质完整性和细胞活力)。在某些方面中，该生物材料可包括任何非植物、哺乳动物真核细胞和/或组织，包括原代细胞(如非永生细胞和/或组织)和永生细胞。在某些方面中，该生物材料可包括天然和工程改造的组织和细胞。天然和工程改造的生物材料的示例可包括但不限于：软骨细胞、软骨、成骨细胞、破骨细胞、骨、组织塞(tissueplug)、同种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储存生物材料的方法，包括将生物材料置于溶液中制备成组合物，所述溶液包含至少一种降低或防止生物材料性能损失的试剂，所述溶液是不含动物产品的溶液，所述生物材料包括软骨或胞外基质中的软骨细胞，所述至少一种试剂包括浓度范围为10μM‑30μM的多西环素，所述生物材料性能包括细胞活力和胞外基质完整性，其中，胞外基质完整性包括胞外基质渗透性。

【技术特征摘要】
2012.10.18 US 61/715,5761.一种储存生物材料的方法，包括将生物材料置于溶液中制备成组合物，所述溶液包含至少一种降低或防止生物材料性能损失的试剂，所述溶液是不含动物产品的溶液，所述生物材料包括软骨或胞外基质中的软骨细胞，所述至少一种试剂包括浓度范围为10μM-30μM的多西环素，所述生物材料性能包括细胞活力和胞外基质完整性，其中，胞外基质完整性包括胞外基质渗透性。2.如权利要求1所述的方法，所述组合物包含至少一种促进胞外基质完整性和细胞活力的保留的添加剂，所述至少一种添加剂包括氨基酸、多种氨基酸、糖、多种糖、脂质、多种脂质、维生素、多种维生素，或其任意组合。3.如权利要求1所述的方法，还包括在-25℃至+35℃范围的温度下储存所述生物材料。4.如权利要求1所述的方法，还包括在0℃至+10℃范围的温度下储存所述生物材料。5.如权利要求1所述的方法，还包括在0℃至+5℃范围的温度下储存所述生物材料。6.如权利要求1所述的方法，其中所述溶液包括达尔伯克改良伊格尔培养基即DMEM培养基，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·G·M·布鲁克班克，
申请(专利权)人：生命线科学有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US