一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架，所述3D支架包括支架本体、小孔、支架第一层、支架第二层、支架第三层，所述支架本体上开设有小孔，所述支架本体为层状结构，分别为：支架第一层、支架第二层、支架第三层，支架第一层、支架第二层、支架第三层三者依次从外到内排列，小孔贯穿支架第一层、支架第二层、支架第三层。使用时，将肿瘤细胞接种于支架本体内部，可用于构建体外肿瘤模型。其优点为：三维立体结构较二维结构更有助于细胞生长，且能真实反应癌症生物学行为；支架的蓬松率适中、孔径大、孔隙率大、吸水率高、降解率适中。

【技术实现步骤摘要】
一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架
本技术涉及医疗器械
，具体地说，是一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架。
技术介绍
细胞培养工作现已广泛应用于生物学、医学、毒理学、新药研发、生物工程等各个领域，研究和观察细胞的形态结构和生命活动的技术手段已成为生命研究的一种必要的筛选和预实验手段。目前，常规的细胞培养模式包括二维细胞培养，是在细胞培养板如2、4、6、12、24、48、96孔细胞培养板或细胞培养瓶、生物反应器等中进行，细胞在培养基中以一种二维方式单层贴壁生长。然而，多项研究发现在体外二维培养的细胞的基因表达、信号转导和形态学都可能与在生物体内三维生长的细胞有差异。现有技术存在以下缺陷：1、利用现有的2D细胞培养板，细胞形态发生改变，极性发生改变，骨架发生重构，随之而来的是细胞的生物学行为的改变；2、利用细胞培养皿或细胞培养板培养细胞存在细胞微环境过于简单的弊端，查阅文献得知，体内结直肠癌细胞微环境存在物理、化学和生物信号等复杂的信号刺激，而细胞培养板或细胞培养皿难以完全模拟上述的物理、化学和生物信号；3、2D细胞培养板或培养皿培养面积较局限，结肠癌细胞培养需2-3天进行细胞传代，费时费力，细胞培养效率不高，而且传代作为外源性操作告饶。所以利用细胞培养板或细胞培养皿培养细胞较体内肿瘤细胞生物学行为差异较大。4、利用裸鼠构建体外肠癌模型，需要大量的科研经费投入，需要SPF级的动物房(基层科研机构难以满足)，需要复杂的伦理审核程序，构建结肠癌体外模型成功率低，周期长。针对上述缺陷，专利技术人设计了本技术：一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架，制得的3D支架具有降解率适中、膨胀率适中、吸水率高、孔隙率高、孔径大的优点，可用于构建体外肿瘤模型中。关于本技术一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架目前还未见报道。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架。为实现上述目的，本技术采取的技术方案是：一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架，包括支架本体(1)、3D支架局部放大模块(3)、支架第三层(4)、小孔(5)、支架第一层(6)、支架第二层(7)，所述支架本体(1)内部包括有3D支架局部放大模块(3)，所述支架本体(1)上均匀分布有小孔(5)，所述支架本体(1)为层状结构，分别为支架第三层(4)、支架第一层(6)、支架第二层(7)，所述支架第一层(6)、支架第二层(7)、支架第三层(4)三者依次从外到内排列，小孔(5)贯穿支架第一层(6)、支架第二层(7)、支架第三层(4)；所述3D支架的厚度为6.26mm～6.30mm，所述3D支架的小孔(5)孔径为242μm～558μm；所述3D支架的孔隙率为92.61％～94.85％；所述支架本体(1)呈圆柱体状。作为本技术的一个优选实施方案，所述3D支架内还包括肿瘤细胞(2)，所述肿瘤细胞(2)位于小孔(5)内。作为本技术的一个优选实施方案，所述3D支架的吸水率为3819.03％-3925.81％。作为本技术的一个优选实施方案，所述支架第一层(6)为丝素蛋白溶液，所述支架第二层(7)为壳聚糖溶液，所述支架第三层(4)为海藻酸盐溶液。作为本技术的一个优选实施方案，所述支架第一层(6)、支架第二层(7)、支架第三层(4)三者的厚度相同。优选地，所述用于构建体外肿瘤模型的3D支架的制备方法如下：步骤一：制备丝素蛋白溶液：(1)取干净蚕茧壳剪成0.5-1cm2的碎片，称重，真空袋中保存备用，准备0.5％的碳酸钠溶液1000ml，并置于水浴锅中加热至沸腾，将5g蚕茧壳加入0.5％的碳酸钠溶液浸没，用搅拌棒搅拌，蚕茧壳煮沸3遍，每遍1个小时；(2)用自然水洗蚕茧3次，再用去离子水洗3次，然后60℃烘箱10小时；(3)将(2)干燥后的蚕茧溶解于溴化锂溶液中，配置9M溴化锂溶液，磁力搅拌器60℃搅拌加热，将烘干的丝素加入，使丝素充分溶解；冷却至室温，用布氏漏斗过滤；(4)透析：滤液装入透析袋中用去离子水4℃冰箱里透析5天，每隔3小时换水一次，以去除丝素溶液中的小分子物质，制得丝素蛋白溶液；(5)浓缩提纯：将制得的丝素蛋白液体仍由透析袋盛放，放入聚乙二醇6000粉剂中，干燥浓缩，收集液体，将其以3500r/min离心15min，将不溶物去除，留取上清液，置于4℃冰箱中保存，可保存一周；(6)浓度测定：取3个称量瓶编号洗净后放入60℃恒温烘箱中烘干，充分冷却，称量三者重量，记为M1；各取10ml丝素蛋白液放入称量瓶，称重为M2；放入60摄氏度烘箱中12h取出，冷却后称重记为M3，按公式丝素蛋白溶液浓度％＝(M3-Ml)/(M2-M1)*100％，取三者平均值，得出丝素蛋白浓度为1.5％；步骤二：壳聚糖溶液的配制：称取1.5gCS粉末，加入去离子水定容至100ml，再加入2ml冰乙酸溶液，得到浓度为1.5％的淡黄色粘稠度较高的CS溶液；步骤三：海藻酸盐溶液的制备：称取1.5g海藻酸钠，用蒸馏水配制成100ml溶液，在50℃恒温水浴下搅拌1.5h，配制浓度为1.5％的海藻酸钠溶液，于10℃环境静置脱泡24h，备用；步骤四：丝素蛋白壳聚糖三维支架构建：(1)交联支架1)步骤一制得的丝素蛋白溶液、步骤二制得的壳聚糖溶液、步骤三制得的海藻酸盐溶液三者按照重量份配比为1:1:1进行混合并搅拌均匀；2)继续浸入含50mmol/L的EDC、18mmol/LNHS的95％乙醇水溶液中；3)于24孔培养板每孔加入1ml混合溶液，96孔培养板每孔加入200μl混合溶液，去除气泡，将培养板依次置于4℃冰箱交联24h，-20℃冰箱冷冻12h，-80℃冰箱冷冻12h，冷冻干燥机冷冻干燥72h，即可得到SF/CS三维多孔支架，Co60辐照灭菌，备用。本技术优点在于：1、利用3D体外培养系统取代2D细胞培养用于结肠癌体外细胞培养，更加真实地模拟结肠癌细胞在体内的生物学行为，更有助于细胞生长，且能真实反应癌症生物学行为，为癌症的诊治提供更加可靠的基础研究依据。2、支架的蓬松率适中、孔径大、孔隙率大、吸水率高、降解率适中。3、支架第一层、支架第而层、支架第三层厚度相等，所用的原材料：丝素蛋白溶液、壳聚糖溶液、海藻酸盐溶液的重量份相等、小孔均匀排列，为细胞生长提供更好的环境，用于肿瘤体外模型的构建时成功率高。4、本技术复合支架可独立使用或与常规的细胞培养装置配合使用，且通过合理设计支撑结构的结构和尺寸，使其能够更好的与二维培养作比对。附图说明附图1是细胞接种于本技术3D支架状态时的示意图。附图2是本技术3D支架的内部部分结构示意图。附图3是图2中内部局部放大结构示意图。附图4是细胞接种于3D支架上的形态结构示意图。...

【技术保护点】
1.一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架，其特征在于，包括支架本体(1)、3D支架局部放大模块(3)、支架第三层(4)、小孔(5)、支架第一层(6)、支架第二层(7)，所述支架本体(1)内部包括有3D支架局部放大模块(3)，所述支架本体(1)上均匀分布有小孔(5)，所述支架本体(1)为层状结构，分别为支架第三层(4)、支架第一层(6)、支架第二层(7)，所述支架第一层(6)、支架第二层(7)、支架第三层(4)三者依次从外到内排列，小孔(5)贯穿支架第一层(6)、支架第二层(7)、支架第三层(4)；/n所述3D支架的厚度为6.26mm～6.30mm，所述3D支架的小孔(5)孔径为242μm～558μm；所述3D支架的孔隙率为92.61％～94.85％；/n所述支架本体(1)呈圆柱体状。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于构建体外肿瘤模型的3D支架，其特征在于，包括支架本体(1)、3D支架局部放大模块(3)、支架第三层(4)、小孔(5)、支架第一层(6)、支架第二层(7)，所述支架本体(1)内部包括有3D支架局部放大模块(3)，所述支架本体(1)上均匀分布有小孔(5)，所述支架本体(1)为层状结构，分别为支架第三层(4)、支架第一层(6)、支架第二层(7)，所述支架第一层(6)、支架第二层(7)、支架第三层(4)三者依次从外到内排列，小孔(5)贯穿支架第一层(6)、支架第二层(7)、支架第三层(4)；
所述3D支架的厚度为6.26mm～6.30mm，所述3D支架的小孔(5)孔径为242μm～558μm；所述3D支架的孔隙率为92.61％～94.85％；
所述支架本体(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯重伟，陈亮，苏献豪，韩善亮，洪亮，
申请(专利权)人：上海市第五人民医院，
类型：新型
国别省市：上海;31