一种基于动物脂肪组织来源水凝胶的神经/血管网络及其构建方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种基于动物脂肪组织来源水凝胶的神经/血管网络及其构建方法和应用，其中神经/血管网络包括三维神经网络和人工血管，三维神经网络是以动物脂肪组织的脱细胞基质制备的水凝胶为基底培养神经细胞，通过堆叠方式构建的具有至少两层细胞结构的神经元网络，由于水凝胶的制备材料可以取自自体脂肪组织，所以采用本发明专利技术构建的基于动物脂肪组织来源水凝胶的神经/血管网络，可以移植至自体，免于免疫排斥反应。本发明专利技术的基于动物脂肪组织来源水凝胶的神经/血管网络能精确地模拟神经网络生长的微环境，可实时监测神经元活动电信号变化，对推动脑科学研究具有重要意义。对推动脑科学研究具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动物脂肪组织来源水凝胶的神经/血管网络及其构建方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医学领域，具体涉及一种基于动物脂肪组织来源水凝胶的神经/血管网络及其构建方法和应用。

技术介绍

[0002]相关技术中，关于三维神经元网络构建的相关研究虽然有一些进展，但是由于大脑环境的复杂性，人们对于脑内神经生长和发育、信号转导的研究并不是十分明确。为了直观监测大脑神经元活动，在体外构建具有规则的神经网络，并使其发挥正常的信号转导、调控反馈等功能具有重大意义。利用电刺激诱导神经网络的生长，模拟自体大脑的三维神经网络并实时监测神经元活动电信号变化将大大推动脑科学研究。
[0003]目前，主要是通过神经干细胞定向诱导分化，或借助微流控技术和合成的高分子水凝胶去构建三维神经元网络。其中，利用神经干细胞定向分化为神经组织，诱导产生神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。借助微流控技术构建的三维神经网络，是将神经细胞种植在三维的微球支架上，经过培养后细胞连接形成神经网络，控制了神经突的生长。在合成类高分水凝胶中构建的三维神经网络主要是将神经元细胞与高分子水凝胶(如聚乙二醇或海藻酸钠)体系混合并进行培养。
[0004]然而，相关技术存在一定的缺陷，通过干细胞定向诱导分化形成的神经组织，一方面诱导过成复杂且漫长，另一方面形成的神经网络结构较为简单，需要借助其他方法来重现复杂的神经网络。单纯利用微流控技术构建的三维神经网络仅为神经网络的构建提供了支架，而无法完全拷贝神经组织生长的微环境。而利用合成类高分子水凝胶构建的三维神经网络，由于高分子水凝胶的机械刚度与脑组织环境差异过大，通常包含相对简单的生物成分且无法为神经网络供给营养物质，因此在模拟原始组织生物组成方面的能力有限。
[0005]为了直观监测大脑神经元活动，在体外构建具有规则的三维神经网络，给予充分的养料供应，使神经网络发挥正常的信号转导、调控反馈等功能具有重大意义。基于此，我们开发了一种基于动物脂肪组织来源水凝胶的神经/血管网络。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种基于水凝胶的三维神经网络，能够模拟自体大脑的三维神经网络并实时监测神经元活动电信号变化。
[0007]本专利技术还提出一种基于水凝胶的神经/血管网络。
[0008]本专利技术还提出一种基于水凝胶的神经/血管网络的构建方法。
[0009]本专利技术还提出一种三维神经网络在监测神经元网络形成中的应用。
[0010]本专利技术还提出一种神经/血管网络在监测神经元网络形成中的应用。
[0011]本专利技术还提出一种神经/血管网络的构建方法在监测神经元网络形成中的应用。
[0012]本专利技术的第一方面，提供一种基于水凝胶的三维神经网络，所述三维神经网络包含至少两层神经元
‑
水凝胶网络；
[0013]所述神经元
‑
水凝胶网络包含水凝胶和神经细胞；
[0014]所述水凝胶的制备原料为脂肪组织的脱细胞基质；
[0015]所述神经细胞种于所述水凝胶上。
[0016]优选地，所述三维神经网络通过至少两层神经元
‑
水凝胶网络堆叠获得。
[0017]优选地，所述神经元
‑
水凝胶网络是通过微流控芯片以水凝胶为基底培养神经细胞获得。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述神经细胞包括原代神经元细胞、皮层神经元细胞和海马神经元细胞中的至少一种。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述脂肪组织包括动物脂肪组织。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述脂肪组织还包括自体脂肪组织。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述脂肪组织为猪脂肪组织。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述三维神经网络的构建方法包括：
[0023](1)取脂肪组织进行脱细胞处理，获得脱细胞基质水凝胶；
[0024](2)以步骤(1)中的脱细胞基质水凝胶为基底，培养神经元细胞，获得神经元
‑
水凝胶网络；
[0025](3)将步骤(2)中所述神经元
‑
水凝胶网络进行推叠，获得三维神经网络。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述脱细胞处理包括将所述脂肪组织去脂质处理后，收集细胞质基质，再加入胃蛋白酶盐溶液，获得细胞质基质溶液。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述胃蛋白酶盐溶液的溶剂为0.005
‑
0.02mol/L的HCl水溶液。
[0028]在本专利技术的一些实施方式中，所述胃蛋白酶盐溶液的溶剂为0.01mol/L的HCl水溶液。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述胃蛋白盐溶液的质量浓度为0.5
‑
2mg/mL。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，所述胃蛋白盐溶液的质量浓度为1mg/mL。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述培养神经元细胞的培养包括微流控芯片培养。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，所述神经元细胞是以1
×
107cell/mL的密度注入到微流控芯片中的动物脂肪组织脱细胞基质制备的水凝胶上。
[0033]在本专利技术的一些实施方式中，所述培养神经元细胞的培养基为Neurobasal培养基。
[0034]在本专利技术的一些实施方式中，所述Neurobasal培养基包括质量分数为10％的B27添加剂和质量分数为1％的青霉素
‑
链霉素。
[0035]在本专利技术的一些实施方式中，所述神经元细胞的培养温度为28℃
‑
38℃。
[0036]在本专利技术的一些实施方式中，所述神经元细胞的培养温度为37℃。
[0037]在本专利技术的一些实施方式中，所述神经元细胞的培养温度为37℃时更利于水凝胶成胶和神经细胞的生长。
[0038]在本专利技术的一些实施方式中，所述基于水凝胶的三维神经网络适用于非疾病诊断与治疗方法。
[0039]本专利技术的第二方面，提供一种基于水凝胶的神经/血管网络，所述神经/血管网络包括血管和所述三维神经网络；所述血管包括血管细胞；
[0040]优选的，所述血管细胞包括血管内皮细胞、平滑肌细胞及成纤维细胞中的至少一种。
[0041]在本专利技术的一些实施方式中，所述血管细胞包括血管内皮细胞、平滑肌细胞及成纤维细胞。
[0042]在本专利技术的一些实施方式中，所述血管为人工血管。
[0043]在本专利技术的一些实施方式中，所述血管细胞的培养所用的培养基为DMEM培养基。
[0044]在本专利技术的一些实施方式中，所述DMEM培养基还包括质量分数为20％的胎牛血清和质量分数为1％的青霉素
‑
链霉素。
[0045]在本专利技术的一些实施方式中，所述神经细胞为原代神经元细胞、皮层神经元细胞和海马神经元细胞中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水凝胶的三维神经网络，其特征在于，所述三维神经网络包含至少两层神经元水凝胶网络；所述神经元水凝胶网络包含水凝胶和神经细胞；所述水凝胶的制备原料为脂肪组织的脱细胞基质；所述神经细胞种于所述水凝胶上。2.根据权利要求1所述的一种基于水凝胶的三维神经网络，其特征在于，所述神经细胞包括原代神经元细胞、皮层神经元细胞和海马神经元细胞中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的一种基于水凝胶的三维神经网络，其特征在于，所述脂肪组织包括动物脂肪组织；优选的，所述脂肪组织为猪脂肪组织。4.一种基于水凝胶的神经/血管网络，其特征在于，所述神经/血管网络包括血管和权利要求1
‑
3中任一项所述三维神经网络；所述血管包括血管细胞；优选的，所述血管细胞包括血管内皮细胞、平滑肌细胞及成纤维细胞中的至少一种。5.一种如权利要求4所述的基于水凝胶的神经/血管网络的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、水凝胶的制备：取动物脂肪脱细胞基质，加入胃蛋白酶盐溶液，获得脱细胞基质溶液A，调节pH值和渗透压，得到脱细胞基质溶液B，并将所得的脱细胞基质溶液B加入到微流控芯片中成胶，获得动物脂肪组织脱细胞基质水凝胶；S2、三维神经元网络的构建：以步骤S1所述的动物脂肪组织脱细胞...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋兴宇，刘晓艳，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：