一种3D悬浮打印肿瘤模型的方法、所制得的适用于体外药物筛选的肿瘤模型技术

本发明专利技术提供了一种3D悬浮打印肿瘤模型的方法、所制得的适用于体外药物筛选的肿瘤模型，所述方法包括以下步骤：分别制备悬浮胶及活细胞生物墨水，所述活细胞生物墨水含有癌细胞，悬浮胶或活细胞生活墨水的至少其中之一含有癌细胞对应器官的基质细胞，装有活细胞生物墨水的针头在悬浮胶中进行3D打印并固化，然后进行细胞培养。本发明专利技术通过悬浮3D打印的方式可以实现高精度3D细胞打印，同时在悬浮胶内加入正常肝细胞模拟癌旁组织，以实现对肝癌肿瘤在体内被正常肝组织包裹的精准复刻，进而为3D打印重建体外肿瘤模型实现技术革新。印重建体外肿瘤模型实现技术革新。

【技术实现步骤摘要】
一种3D悬浮打印肿瘤模型的方法、所制得的适用于体外药物筛选的肿瘤模型


[0001]本专利技术涉及肿瘤模型的构建
，尤其涉及利用3D打印技术进行肿瘤模型的制造。

技术介绍

[0002]时至今日，恶性肿瘤仍是威胁全人类健康的最常见疾病。尽管近年来抗癌治疗无论是从理论基础研究，还是在早期临床诊断上都有了很多的革新，但是在治疗手段上仍是以外科手术、化疗和放疗三种方法为主。在抗癌药物研发领域，每年都会有成千上万种抗肿瘤药物被发现并研究，然而对药物的筛选和初期药物测试方案，大多数却仍基于传统的二维(2D)癌细胞培养进行。目前已有越来越多的研究表明，细胞在2D平面上培养的形态无法模拟体内的三维(3D)肿瘤形态，各种细胞行为和基因表达都与体内情况有极大的差别，因此药物在后续的临床测试中成功率较低。相比起来，采用3D培养方式构建体外3D肿瘤微环境则更为接近体内的实际情况。3D微环境再现了细胞外基质的理化特性和外层细胞对药物分子扩散的阻碍作用，因此极大地提高了肿瘤模型的准确性和药物评估结果的可靠性，更有利于抗癌药物的筛选。然而，目前用于药物筛选的3D肿瘤模型仍处在初期研发阶段，急需开发出一个能够广泛应用于临床的高通量且高效率的抗癌药物筛选模型。
[0003]随着生物材料技术的发展，目前已经开发了许多基于水凝胶的体外3D肿瘤模型，为抗肿瘤药物筛选提供了良好的基础，然而仍存在一些问题。首先，目前的3D肿瘤模型在细胞类型上大都采用单一细胞系，缺乏真实肿瘤结构的异质性；第二，目前大部分3D肿瘤模型难以做到精准高效的标准高通量阵列。
[0004]通过3D打印的方式可以克服上述问题，在体外实现肿瘤模型结构的精准构建，以及批次生产阵列化肿瘤模型产品，实现对药物筛选测试的高通量需求。
[0005]然而目前3D打印肿瘤模型仍处于初级发展阶段，存在许多技术的局限及缺点。以3D打印肝癌模型为例，首先，打印肿瘤大都是将单个肿瘤暴露在体外，无法模拟真实肿瘤所处的体内环境，缺乏正常及癌旁组织的包裹，因此对于抗癌药物的穿透性及敏感性与实际情况有很大差距；第二，在打印材料上有很大局限性，生物墨水的力学性能差，难以做到很好的结构支撑，导致打印的形状及精度受到极大限制，难以实现高分辨率(丝径小于80微米，丝间距小于50微米)的复杂结构；第三在肿瘤模型打印中只采用单一细胞种类，缺乏基质细胞、免疫细胞、血管内皮细胞等异质性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种能复刻出被正常邻近组织包裹的肿瘤组织的方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其包括以下步骤：分别制备悬浮胶及活细胞生物墨水，所述活细胞生物墨水含有癌细
胞，悬浮胶或活细胞生活墨水的至少其中之一含有癌细胞对应器官的基质细胞，装有活细胞生物墨水的针头在悬浮胶中进行3D打印并固化，然后进行细胞培养。
[0008]作为其中一种实施方式，所述基质细胞含于悬浮胶中。
[0009]作为另一种实施方式，所述基质细胞含于活细胞生活墨水中。
[0010]作为还有一种实施方式，基质细胞有若干种类，悬浮胶中含有第一基质细胞，活细胞生活墨水中含有第二基质细胞。
[0011]作为一种可选方式，所述3D悬浮打印肿瘤模型的方法包括以下步骤：
[0012](1).制备悬浮胶，悬浮胶组份包括：癌细胞对应器官的基质细胞、I型胶原、透明质酸、海藻酸钠、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷，在无菌条件下将悬浮胶组分混匀，制成悬浮胶，制得的悬浮胶中各组份的最终浓度为I型胶原(0.5～10)mg/ml、透明质酸(0.1～10)mg/ml、海藻酸钠(0.1～50)mg/ml、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷质量百分浓度(0.1～500)ul/ml，癌细胞对应器官的基质细胞1x10^4～1x10^10个细胞/ml；
[0013](2).制备活细胞生物墨水，活细胞生物墨水的组份包括明胶海藻酸钠和癌细胞，将活细胞生物墨水的组份混合，得到最终细胞浓度为1x10^2～至1x10^10个细胞/ml的活细胞生物墨水；
[0014](3).3D打印及固化悬浮胶
[0015]将装有活细胞生物墨水的注射器装好针头放入打印喷头预冷后升温至20～25℃，将打印针头插入悬浮胶中，开始打印，打印完成后在悬浮胶表面滴入氯化钙，将悬浮胶连同培养皿一起放入培养箱内，固化悬浮胶；
[0016](4).细胞培养
[0017]1小时后在悬浮胶表面滴加与打印的癌细胞匹配的细胞培养基，继续放回培养箱内培养。
[0018]作为另一种可选方式，所述的3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其包括以下步骤：
[0019](1).制备悬浮胶，悬浮胶组份包括：癌细胞对应器官的基质细胞、I型胶原、透明质酸、海藻酸钠、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷，在无菌条件下将悬浮胶组分混匀，制成悬浮胶，制得的悬浮胶中各组份的最终浓度为I型胶原(0.5～10)mg/ml、透明质酸(0.1～10)mg/ml、海藻酸钠(0.1～50)mg/ml、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷质量百分浓度(0.1～500)ul/ml，癌细胞对应器官的基质细胞1x10^4～1x10^10个细胞/ml；
[0020](2).制备活细胞生物墨水，活细胞生物墨水的组份包括甲基丙烯酸酯化明胶与光交联剂LAP和癌细胞，将活细胞生物墨水的组份混合，得到最终细胞浓度为1x10^2～至1x10^10个细胞/ml的活细胞生物墨水；
[0021](3).3D打印及固化悬浮胶
[0022]将装有活细胞生物墨水的注射器装好针头放入打印喷头预冷后升温至20～25℃，将打印针头插入悬浮胶中，开始打印，在打印过程中进行同步光交联，将悬浮胶连同培养皿一起放入培养箱内，固化悬浮胶；
[0023](4).细胞培养
[0024]1小时后在悬浮胶表面滴加与打印的癌细胞匹配的细胞培养基，继续放回培养箱内培养。
[0025]作为另一种可选方式，所述的3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其包括以下步骤：
[0026](1).制备悬浮胶，悬浮胶组份包括：癌细胞对应器官的基质细胞、I型胶原、透明质酸、海藻酸钠、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷、甲基丙烯酸酯化明胶及LAP，
[0027]在无菌条件下将悬浮胶组分混匀，制成悬浮胶，制得的悬浮胶中各组份的最终浓度为I型胶原(0.5～10)mg/ml、透明质酸(0.1～10)mg/ml、海藻酸钠(0.1～50)mg/ml、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷质量百分浓度(0.1～500)ul/ml、体积百分比为3.5％甲基丙烯酸酯化明胶、体积百分比为0.3％LAP，癌细胞对应器官的基质细胞1x10^4～1x10^10个细胞/ml；
[0028](2).制备活细胞生物墨水，活细胞生物墨水的组份包括明胶海藻酸钠或甲基丙烯酸酯化明胶的至少其中之一和癌细胞，
[0029]将活细胞生物墨水的组份混合，得到最终细胞浓度为1x10^2～至1x10^10个细胞/ml本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其特征在于包括以下步骤：分别制备悬浮胶及活细胞生物墨水，所述活细胞生物墨水含有癌细胞，悬浮胶或活细胞生活墨水的至少其中之一含有癌细胞对应器官的基质细胞，装有活细胞生物墨水的针头在悬浮胶中进行3D打印并固化，然后进行细胞培养。2.根据权利要求1所述的3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其特征在于：所述基质细胞含于悬浮胶中。3.根据权利要求1所述的3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其特征在于：所述基质细胞含于活细胞生活墨水中，含有癌细胞的第一活细胞生物墨水与含有基质细胞的第二活细胞生物墨水分别装入打印头中，在悬浮胶中交叉打印。4.根据权利要求1所述的3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其特征在于：基质细胞有若干种类，悬浮胶中含有第一基质细胞，活细胞生活墨水中含有第二基质细胞，含有癌细胞的第一活细胞生物墨水与含有第二基质细胞的第二活细胞生物墨水分别装入打印头中，在悬浮胶中交叉打印。5.根据权利要求1所述的3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其特征在于包括以下步骤：(1).制备悬浮胶，悬浮胶组份包括：癌细胞对应器官的基质细胞、I型胶原、透明质酸、海藻酸钠、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷，在无菌条件下将悬浮胶组分混匀，制成悬浮胶，制得的悬浮胶中各组份的最终浓度为I型胶原(0.5～10)mg/ml、透明质酸(0.1～10)mg/ml、海藻酸钠(0.1～50)mg/ml、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷质量百分浓度(0.1～500)ul/ml，癌细胞对应器官的基质细胞1x10^4～1x10^10个细胞/ml；(2).制备活细胞生物墨水，活细胞生物墨水的组份包括明胶海藻酸钠和癌细胞，将活细胞生物墨水的组份混合，得到最终细胞浓度为1x10^2～至1x10^10个细胞/ml的活细胞生物墨水；(3).3D打印及固化悬浮胶将装有活细胞生物墨水的注射器装好针头放入打印喷头预冷后升温至20～25℃，将打印针头插入悬浮胶中，开始打印，打印完成后在悬浮胶表面滴入氯化钙，将悬浮胶连同培养皿一起放入培养箱内，固化悬浮胶；(4).细胞培养1小时后在悬浮胶表面滴加与打印的癌细胞匹配的细胞培养基，继续放回培养箱内培养。6.根据权利要求1所述的3D悬浮打印肿瘤模型的方法，其特征在于包括以下步骤：(1).制备悬浮胶，悬浮胶组份包括：癌细胞对应器官的基质细胞、I型胶原、透明质酸、海藻酸钠、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷，在无菌条件下将悬浮胶组分混匀，制成悬浮胶，制得的悬浮胶中各组份的最终浓度为I型胶原(0.5～10)mg/ml、透明质酸(0.1～10)mg/ml、海藻酸钠(0.1～50)mg/ml、聚乙二醇笼型聚倍半硅氧烷质量百分浓度(0.1～500)ul/ml，癌细胞对应器官的基质细胞1x10^4～1x10^10个细胞/ml；(2).制备活细胞生物墨水，活细胞生物墨水的组份包括甲基丙烯酸酯化明胶与光交联剂LAP和癌细胞，将活细胞生物墨水的组份混合，得到最终细胞浓度为1x10^2～至1x10^10个细胞/ml的活细胞生物墨水；(3).3D打印及固化悬浮胶
将装有活细胞生物墨水的注射器装好针头放入打印喷头预冷后升温至20～25℃，将打印针头插入悬浮胶中，开始打印，在打印过程中进行同步光交联，将悬浮胶连同培养皿一起放入培养箱内，固化悬浮胶；(4).细...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘纯，匡铭，彭穗，
申请(专利权)人：中山大学附属第一医院，
类型：发明
国别省市：