一种人工基底膜及包含其的细胞培养装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种人工基底膜及包含其的细胞培养装置，人工基底膜包括：核心层，核心层包括纳米丝网支架及生物膜件；生物膜件填充所述纳米丝网支架的缝隙，生物膜件由细胞外基质蛋白为材质制备而成。与现有技术相比，人工基底膜是一种生物基底膜的仿真结构，具有与生物细胞基底膜相对应的厚度及分子渗透特性。这种人工基底膜呈现出完整的生物活性,同时保证基底膜两边细胞间的相互作用，由此优化区室化细胞培养或细胞共培养，为体外生理学和病理学研究及新药筛选提供先进的3D组织模型。包含该人工基底膜细胞培养装置适用于上皮细胞层、内皮细胞层及相应细胞组织的培养和共培养，特别是屏障结构的构建，如血脑屏障，血气屏障，肾小球基底膜。

【技术实现步骤摘要】
一种人工基底膜及包含其的细胞培养装置
本专利技术属于组织及细胞培养领域，具体涉及一种人工基底膜、细胞培养装置、细胞培养系统及培养细胞的方法。
技术介绍
基底膜支撑上皮细胞,内皮细胞等组织结构的胞外基质薄膜，其厚度约为100纳米，主要由IV型胶原蛋白(TypeIVCollagen)、层粘连蛋白(Laminin)、巢蛋白(Nidogen)和硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(heparansulfateproteoglycan)组成，其中IV型胶原蛋白和层粘连蛋白分别形成两个独立的聚合体网络，其余基底膜蛋白使胶原蛋白和层粘连蛋白相互交联和稳定。基底膜与上皮及内皮等组织结构细胞膜上的细胞粘附分子和硫酸化的糖脂耦合发生作用，基底膜同时具有超薄特性及分子可渗透性，使其同时兼具屏障和分子渗透的作。尽管人们早已认识到基底膜的重要性，也提出了人工基底膜的各种方法，但迄今为止，还没有方法可以制作在组成成分和厚度两个方面可与生物基底膜类似的人工制品。例如，Hozumi等肽-壳用聚糖制作膜材料，然后用层粘连蛋白对培养基底进行表面处理。罗西等用静电纺丝技术生产具有特定肽序列的聚酯网以共培养皮肤细胞。Nishiguchi等使用聚酯和聚乙二醇混合物生产电纺纳米纤维以供肺泡-毛细血管共培养。上述研究均采用天然胞外基质蛋白和合成聚合物生产用于细胞培养的2D和3D矩阵，但目前所报导的大多数结构要么厚度过厚，要么分子无法渗透，实质无法模拟基底膜功能，对特殊细胞的培养造成障碍。而普通的塑料或弹性膜被广泛用于插入式细胞培养皿(穿透小室)及微流控器官芯片，由于其不连续性和非均匀通透性，更加无法模拟人工基底膜的功能。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种人工基底膜、细胞培养装置、细胞培养系统及培养细胞的方法。具体技术方案如下：一种人工基底膜，包括：核心层，所述核心层包括纳米丝网支架及生物膜件；所述生物膜件填充所述纳米丝网支架的缝隙，所述生物膜件由生物基底膜胞外基质蛋白制备而成；所述人工基底膜的厚度小于1μm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，采用纳米丝网支架为骨架，细胞外基质蛋白作为细胞填充，可以实现人工基底膜起到隔离的同时，满足超薄及分子渗透性的要求，呈现出完整的生物活性，不仅在人工基底膜的单面进行培养细胞，而且还可以在双面同时接种不同或相同的细胞，保证基底膜两边细胞间的相互作用，由此优化区室化细胞培养或细胞共培养，为体外生理学和病理学研究及新药筛选提供先进的3D组织模型。进一步，所述纳米丝网支架由水凝胶或/掺杂纳米材料的水凝胶制备而成。进一步，所述纳米丝网支架由明胶，胶原蛋白，聚乳酸或聚已内脂制备而成。进一步，所述纳米丝网支架采用PEGDA水凝胶制备。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：上述材料具有生物兼容性，仿生性能更佳。进一步，所述细胞外基质蛋白为IV型胶原蛋白。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：采用由IV型胶原蛋白尽可能模拟生物基底膜的成分，实现生物模拟的目的。进一步，所述核心层包括相对设置的核心层第一面与核心层第二面，核心层第一面修饰有第一层粘连蛋白层；所述核心层第二面修饰有第二层粘连蛋白层；所述第一层粘连蛋白层及第二层粘连蛋白层采用相同或不同类型的层粘连蛋白。进一步，所述第一层粘连蛋白层为L111和L211型层粘连蛋白，所述第二层粘连蛋白层为L411和L511型层粘连蛋白。一种细胞培养装置，其不同之处在于，包括：支撑层，所述支撑层包括支撑层本体及开设在所述支撑层本体上的若干通孔，所述通孔包括相对设置且连通的第一开口及第二开口；其中，上述人工基底膜将所述第一开口覆盖。与现有技术相比，该细胞培养装置不仅可实现单细胞的培养，还可以实现上皮细胞层、内皮细胞层及相应细胞组织的培养和共培养。进一步，所述通孔结构相同为正多边形，所述通孔的通孔壁的厚度为50～500um，所述支撑层的厚度为10～100um，相邻所述通孔的间距为100～1000um。进一步，所述通孔为正六边形。进一步，所述的支撑层包含光敏或热固化胶或由光敏或热固化胶制成。进一步，所述支撑层本体包括相对设置的支撑层本体第一面与支撑层本体第二面，所述第一开口开设在所述支撑层本体第一面，所述第二开口开设在所述支撑层本体第二面，所述的支撑层中所有第一开口的面积之和占所述支撑层本体第一面的面积比例不少于50％，所述第一开口与所述第二开口的面积相同。进一步，所述第二开口由所述纳米丝网支架覆盖。采取上述进一步技术方案的有益效果在于：将纳米丝网支架将第二开口覆盖后，后续在第二开口的纳米丝网支架上种植细胞，由第二开口透过纳米丝网支架的空隙朝向第一开口方向进行生长，以此模拟延伸生长的细胞与种植在人工基底膜上的细胞的相互作用，通过该装置可构建血脑屏障、血气屏障及肾小球基底膜。进一步，沿所述支撑层本体的边沿设有将所述支撑层本体的边沿包覆的加固环。进一步，在所述通孔的边沿处，设有连接所述支撑层及所述纳米丝网支架的结合层。进一步，所述结合层由纳米金制备。采用上述进一步技术方案的有益效果在于：采用结合层，可以使纳米丝沉积在支撑层表面。一种制造上述细胞培养装置的方法，其不同之处在于，包括：步骤S1：通过软光刻生产由生物相容性聚合物制成的支撑层；步骤S2：通过溅射将结合剂沉积在所述第一开口边沿，制备结合层；步骤S3：通过静电纺丝制备纳米丝网支架将所述第一开口覆盖，是所述纳米丝网支架的纤维两端与所述结合层连接；步骤S4：通过液体薄膜成形工艺在纳米丝网支架的缝隙中沉积包括细胞外基质蛋白的溶液，将所述细胞外基质蛋白交联以形成人工基底膜核心层。进一步，所述步骤S1中，生物相容性聚合物选自明胶，胶原蛋白，聚乳酸或聚已内脂中的一种。进一步，还包括步骤S5：在所述核心层第一面上修饰L111和L211型层粘连蛋白，在核心层第二面上修饰L411和L511型层粘连蛋白。进一步，所述步骤S2中，所述第二开口的边沿处也制备结合层；还包括步骤S5：在所述核心层第一面上修饰L111和L211型层粘连蛋白，在核心层第二面上修饰L411和L511型层粘连蛋白，最后采用静电纺丝制备所述纳米丝网支架将所述第二开口覆盖。上述细胞装置在细胞培养或制造细胞培养装置上的用途。一种细胞培养系统，其不同之处在于，包括上述细胞培养装置、内培养基容器及外培养基容器，所述内培养基容器与所述外培养基容器通过所述细胞培养装置进行隔离。进一步，所述核心层第一面或第一层粘连蛋白层与所述外培养基容器内的培养基接触，所述核心层第二面或所述第二开口的所述纳米丝网支架与所述内培养基内的培养基接触。进一步，所述细胞培养系统还包括与内培养基容器连接的悬挂件，所述悬挂件将所述内培养基容器悬挂在所述外培养基容器内。进一步，所述细胞培养系统还包括盖体，所述盖体表面设有第一培养基进口、第二培养基进口、第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工基底膜，其特征在于，包括：/n核心层，所述核心层包括纳米丝网支架及生物膜件；/n所述生物膜件填充所述纳米丝网支架的缝隙，所述生物膜件由生物基底膜胞外基质蛋白制备而成；/n所述人工基底膜的厚度小于1μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种人工基底膜，其特征在于，包括：
核心层，所述核心层包括纳米丝网支架及生物膜件；
所述生物膜件填充所述纳米丝网支架的缝隙，所述生物膜件由生物基底膜胞外基质蛋白制备而成；
所述人工基底膜的厚度小于1μm。


2.根据权利要求1所述的人工基底膜，其特征在于，所述核心层包括相对设置的核心层第一面与核心层第二面，核心层第一面修饰有第一层粘连蛋白层；所述核心层第二面修饰有第二层粘连蛋白层，所述第一层粘连蛋白层及第二层粘连蛋白层采用相同或不同类型的层粘连蛋白。


3.一种细胞培养装置，其特征在于，包括：
支撑层，所述支撑层包括支撑层本体及开设在所述支撑层本体上的若干通孔，所述通孔包括相对设置且连通的第一开口及第二开口，在所述通孔的边沿处，设有连接所述支撑层及所述纳米丝网支架的结合层；其中，权利要求1～2任一项所述的人工基底膜将所述第一开口覆盖。


4.根据权利要求3所述的细胞培养装置，其特征在于，所述第二开口由所述纳米丝网支架覆盖。


5.一种制造权利要求3所述的细胞培养装置的方法，其特征在于，包括：
步骤S1：通过软光刻生产由生物相容性聚合物制成的支撑层；
步骤S2：通过溅射将结合剂沉积在所述第一开口边沿，形成结合层；
步骤S3：通过静电纺丝制备纳米丝网支架将所述第一开口...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭娟，汪莉，石剑，陈勇，
申请(专利权)人：法国介观生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR