一种液晶改造工程化海藻酸水凝胶、细胞免疫隔离胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种液晶改造工程化海藻酸水凝胶、细胞免疫隔离胶囊及其制备方法，通过十二烷基磺酸钠液晶的引入，人为的加大海藻酸凝胶的孔径和孔隙率，从而使得大分子，小分子，氧气，囊泡等可以通过改造后的凝胶而细胞却不能通过。由改造海藻酸凝胶制作的免疫细胞隔离胶囊可以使得包裹的细胞在囊内有高存活率，同时有充足的营养物质和氧气，并共享移植部位的非细细微环境，为多种疾病进行有效地细胞治疗提供了可能。同时包裹的前列腺癌细胞在体内具有极性并形成官腔。为肿瘤治疗提供了新的思路和方法，并可以将病人肿瘤组织进入囊内进而构造PDX或PDO模型进行机理及耐药性研究。PDX或PDO模型进行机理及耐药性研究。PDX或PDO模型进行机理及耐药性研究。

【技术实现步骤摘要】
一种液晶改造工程化海藻酸水凝胶、细胞免疫隔离胶囊及其制备方法


[0001]本专利技术涉及细胞治疗应用及免疫隔离领域，具体涉及一种液晶改造工程化海藻酸水凝胶、细胞免疫隔离胶囊及其制备方法。

技术介绍

[0002]免疫隔离是一种提供物理屏障进而保护移植细胞或组织免受宿主免疫系统伤害的手段，因此，它从根本上不同于传统的药物免疫抑制方法。免疫隔离的工作原理是将胰岛或间充质干细胞等细胞包裹在半透膜内。免疫隔离消除了对药物免疫抑制治疗的需要并克服了人类供体短缺的问题，因为它可能允许异种移植和包括干细胞在内的其他类型细胞的移植。膜的半透性允许氧气和营养物质的运输，帮助被包裹的细胞生存，同时半透性膜保护被包裹的细胞免受与宿主免疫系统的相互作用。免疫分离是一种即将成功临床应用的安全方法，其初步疗效已在人类身上得到证实。
[0003]为了实现免疫分离的目的，可以将细胞封装在两种不同的装置中——大胶囊和微胶囊。在宏封装装置中，细胞用平板、中空纤维或圆盘几何形状封装在大型装置中。这种大封装装置可以容纳许多细胞，可被植入体内(皮肤下或腹腔内)，并允许对膜参数进行更大的控制，如孔隙大小和孔隙率。
[0004]海藻酸盐是应用最广泛、研究最详细的包封聚合物，在宏、微包封装置中均有应用。由于海藻酸盐具有良好的生物相容性、低毒性、相对低廉的成本、制备海藻酸盐衍生物的修饰简单、添加二价阳离子(如Ca
2+
)的温和凝胶化等特性，海藻酸盐是制造封装装置的理想生物材料，在生物医学科学和工程中有许多应用。海藻酸盐水凝胶在许多生物医学应用中具有巨大的实用性和潜力，特别是到目前为止在伤口愈合、药物应用、体外3D培养系统和组织工程应用中，因为这些凝胶保持着组织中细胞外基质的结构相似性，并具有一些良好的功能。
[0005]现有技术中，大胶囊的空间的主要问题是不利的表面体积比；因此，必需营养素和氧气的扩散缓慢而有限，因此，胶囊内的细胞争夺这些营养素，最终导致细胞坏死。由于海藻酸凝胶的孔径大约为5nm，因此通过扩散可以释放出的试剂的尺寸受到限制。
[0006]大多数蛋白质和小分子很容易从海藻酸水凝胶中扩散出去，尽管降解可以加速凝胶的释放；如果分子(如浓缩质粒DNA、免疫球蛋白和细胞因子)太大而不能有显著的扩散释放，则只有在凝胶降解时才能释放。
[0007]海藻酸水凝胶本身缺乏哺乳动物细胞受体，加之蛋白吸附和细胞粘附能力较低，因此适当的配体对于促进和调节细胞相互作用至关重要，尤其是在体外三维细胞培养和组织工程应用中；包含精氨酸
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甘氨酸
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天冬氨酸
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RGD序列的多肽被广泛用作模型粘附配体，因为RGD配体的整合素受体(如αvβ3和α5β1)广泛存在于各种哺乳动物细胞中；含有RGD的多肽可以与海藻酸盐骨架进行化学偶联，RGD配体的存在增强了细胞粘附；然而，海藻酸盐凝胶的共价交联会导致水迁移、应力松弛和显著的弹性变形，同时，反应试剂可能是有毒的，
需要从凝胶中彻底去除未反应的化学物质。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有更大的孔径和孔隙率、免疫细胞不能通过、被包封的细胞存活率高的液晶改造工程化海藻酸水凝胶、细胞免疫隔离胶囊及其制备方法。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]专利技术人了解到，物质的液晶状态存在于固相和各向同性的液相之间，因此被定义为“物质的第四态”。在液晶相中，液晶同时具有固体和液体的部分特性。对于热致液晶，液晶是通过加热固体介晶样品获得的。在熔点，由于分子的热运动增加，材料从固相过渡到液晶相。在进一步加热到清除点时，热致液晶可以转变为各向同性的透明液体。一般来说，液晶显示器被电子工业广泛用于手表、计算器、仪表以及个人电脑和宽屏电视中显示数字信息的材料，因为它们具有许多显著而有益的光学和物理特性。近年来，液晶在生物学和医学上的多种应用越来越受到重视，如癌症、肝病等的检测和治疗。
[0011]本专利技术利用热致液晶
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十二烷基磺酸钠液晶具有温度敏感性、良好的形状记忆和尺寸选择性的特点，制备了工程海藻酸盐水凝胶，并引入了更大的孔径和孔隙率。同时，本专利技术设计了由工程化海藻酸盐凝胶制成的细胞免疫隔离胶囊，以保证被包封的细胞存活率高，不与宿主免疫细胞相互作用，不进行营养物质竞争，但共享体内植入位置的非细胞微环境。在本专利技术中，首次将十二烷基磺酸钠液晶引入藻酸盐水凝胶中，并通过热水浴去除晶体，使得十二烷基磺酸钠晶体的结构完全保持在凝胶中。凝胶中的结构允许小分子、大分子、囊泡等自由扩散，但免疫细胞不能通过。因此，免疫细胞隔离胶囊内的细胞不仅具有结构和机械支持，而且在体内不与免疫细胞相互作用的情况下共享非细胞微环境，具体方案如下：
[0012]一种液晶改造工程化海藻酸水凝胶，该凝胶的原材料包括海藻酸盐溶液、热致液晶和成胶剂。
[0013]进一步地，所述的海藻酸盐溶液包括浓度为1
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5％(质量/体积)的海藻酸钠溶液，优选2％。
[0014]进一步地，所述的热致液晶包括十二烷基磺酸钠液晶。所述的热致液晶可以为宽小于3μm的长棒状十二烷基磺酸钠液晶片段。
[0015]进一步地，所述的成胶剂包括浓度为100
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150mM的氯化钙溶液。
[0016]一种如上所述的液晶改造工程化海藻酸水凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0017](1)热致液晶的制备：将热致液晶前驱体溶液加热，然后冷却至室温，放置一段时间后变为混浊溶液，即热致液晶；
[0018](2)工程化海藻酸水凝胶制备：热致液晶与海藻酸盐溶液混合，同时加入成胶剂，形成水凝胶，并在水浴中孵育以去除热致液晶或者热致液晶片段，形成液晶改造工程化海藻酸水凝胶。
[0019]为了制备晶体的消失(但晶型保留)的工程水凝胶，与热致液晶混合的凝胶在水浴中孵育一定时间以去除晶体，并在凝胶中保持晶体的形状。
[0020]进一步地，所述加热的温度高于热致液晶澄清点温度；
[0021]所述的热致液晶与海藻酸盐溶液的体积比为(0.8
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1.2):1，优选1:1，所述水浴的温度高于热致液晶澄清点温度。
[0022]一种在如上所述的液晶改造工程化海藻酸水凝胶基础上的细胞免疫隔离胶囊，该胶囊的原材料还包括扩囊剂。
[0023]进一步地，所述的扩囊剂包括浓度为1
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5％(质量/体积)的明胶溶液。
[0024]一种如上所述的细胞免疫隔离胶囊的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0025](1)将扩囊剂冷冻后形成胶状物质，再将其分割；
[0026](2)将热致液晶与海藻酸盐溶液混合，缓慢加入到模具中，同时放入分割好的胶状扩囊剂；使胶状扩囊剂块被混合液包围；
[0027](3)再向模具中加入成胶剂，形成水凝胶，并在水浴中孵育后去除热致液晶和扩囊剂，形成细胞免疫隔离胶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液晶改造工程化海藻酸水凝胶，其特征在于，该凝胶的原材料包括海藻酸盐溶液、热致液晶和成胶剂。2.根据权利要求1所述的一种液晶改造工程化海藻酸水凝胶，其特征在于，所述的海藻酸盐溶液包括海藻酸钠溶液。3.根据权利要求1所述的一种液晶改造工程化海藻酸凝胶，其特征在于，所述的热致液晶包括十二烷基磺酸钠液晶。4.根据权利要求1所述的一种液晶改造工程化海海藻酸水凝胶，其特征在于，所述的成胶剂包括氯化钙溶液。5.一种如权利要求1
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4任一项所述的液晶改造工程化海藻酸水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)热致液晶的制备：将热致液晶前驱体溶液加热，然后冷却至室温，放置一段时间后变为混浊溶液，即热致液晶；(2)工程化海藻酸水凝胶制备：热致液晶与海藻酸盐溶液混合，同时加入成胶剂，形成水凝胶，并在水浴中孵育以去除热致液晶或者热致液晶片段，形成液晶改造工程化海藻酸水凝胶。6.根据权利要求5所述的一种液晶改造工程化海海藻酸水凝胶的制备方法，其特征在于，所述加热的温度高于热致液晶澄清点温度；所述的热致液晶与海藻酸盐溶液的体积比为(0.8
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【专利技术属性】
技术研发人员：高维强，惠兰兰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：