一种动态可注射可降解的干细胞-水凝胶构建体的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种动态可注射可降解的干细胞

【技术实现步骤摘要】
一种动态可注射可降解的干细胞
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水凝胶构建体的应用


[0001]本专利技术属于医用生物材料
，具体涉及一种动态可注射可降解的干细胞
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水凝胶构建体的应用。

技术介绍

[0002]由于干细胞的活性和多能性对各种刺激的干扰非常敏感，适宜的微环境对干细胞的储存和运输至关重要。水凝胶具有模拟细胞外基质微环境的特性，例如高含水量，良好的物质交换能力和与软组织类似的弹性模量，可以保护包埋的细胞免受外力等刺激。此外，水凝胶的三维网络结构可促进氧气和营养物质的运输及代谢产物排出。水凝胶三维包埋干细胞推动了生物医学领域中细胞疗法、组织工程、再生医学、药物筛选等的发展。
[0003]储存方法可显著影响细胞性能，尤其是对外力、化学物质和温度变化等具有刺激敏感性的干细胞。但是，目前广泛使用的细胞冷冻保存方式尚存在诸多问题，例如保存条件恶劣、设施昂贵、使用有毒试剂和程序复杂等。因此，如何在常温环境中安全有效地储存和运输干细胞是亟待解决的难题。高效储存并保持干细胞多能性是三维包埋细胞的水凝胶能够被有效使用的必要条件。本专利技术研发了一种“即用型”干细胞
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水凝胶构建体，即在生理条件下通过三维原位包埋干细胞并储存在动态水凝胶中，有望突破干细胞储存的技术瓶颈。同时，将干细胞包埋在具有生物相容性和自生物降解性的动态水凝胶中制备的细胞
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水凝胶构建体，可自动释放细胞，并且不使用有毒试剂，无需昂贵的设施和繁琐的操作程序。这种从制备地点到目的地可直接使用的干细胞
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水凝胶构建体，克服了冷冻储存运输干细胞的诸多问题。动态可逆键交联的自愈合水凝胶通过高分子链之间可逆相互作用的解离、重组及重建水凝胶网络的动态平衡，从而具有损伤后恢复自身结构和功能的特点。动态水凝胶的可逆特性与细胞外基质微环境及软组织的动态特性结构相似，但是目前的研究主要集中在将动态水凝胶作为生物材料应用于组织工程领域，尚缺乏动态水凝胶包埋干细胞后在储存和运输方面的研究。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种动态可注射可降解的干细胞
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水凝胶构建体的应用。本专利技术中所述干细胞
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水凝胶构建体能模拟细胞基质外微环境、可在常温环境中储存、运输干细胞，实现干细胞的“即用”性。本专利技术将干细胞三维包埋在具有生物相容性和生物降解性的动态多糖基水凝胶中，得到干细胞
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动态水凝胶构建体。
[0005]所述干细胞
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水凝胶构建体不仅用于干细胞的储存，还能自动释放干细胞，并保持干细胞的增殖活性和多能性，所述水凝胶构建体在生物医学研究中具有重要应用价值。
[0006]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种动态可注射可降解的干细胞
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水凝胶构建体的应用，所述干细胞
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水凝胶构建体包括水凝胶基质和三维包埋于水凝胶基质中的干细胞；
[0008]所述水凝胶基质按重量份数计包括：0.5
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1.5份氧化海藻酸钠(例如可以是0.5、
0.8、1.0、1.2或1.5等)、1.5
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2.5份N
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羧乙基壳聚糖(例如可以是1.5、2或2.5等)和96
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98份细胞培养基(例如可以是96、97或98等)。
[0009]优选地，按盐酸羟胺滴定法计，所述氧化海藻酸钠的氧化度为50
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55％，例如可以是50％、51％、52％、53％、54％或55％等。
[0010]优选地，所述N
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羧乙基壳聚糖的氨基取代度为48
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50％，例如可以是48％、49％或50％等。
[0011]优选地，所述干细胞选自胚胎干细胞、脂肪干细胞或骨髓间充质干细胞等。
[0012]本专利技术开发了一种“即用型”干细胞
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水凝胶构建体，有望解决干细胞储存的主要问题。在生理条件下将干细胞原位三维包埋在具有生物相容性和生物降解性的可注射动态水凝胶中，所述干细胞
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水凝胶构建体有利于干细胞的安全高效储存，同时干细胞在经过储存、转运之后仍然具有较高的增殖活性和多功能性，还能解决干细胞“即用型”的实际需求，且不需要昂贵的设施和繁琐的操作程序。
[0013]本专利技术中所述动态水凝胶包括以下组分：氧化海藻酸钠、N
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羧乙基壳聚糖和细胞培养基。本专利技术的动态水凝胶显著促进了干细胞的增殖，并保留了包埋干细胞的多能性。
[0014]本专利技术中，所述细胞培养基中包括：Dulbecco's Modified Eagle Medium(DMEM)培养基、血清替代物(Knockout
TM SR，KSR)溶液、GlutaMAX
TM
溶液、非必需氨基酸溶液、β
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巯基乙醇溶液、双抗溶液和白血病抑制因子(Leukemia Inhibitory Factor，LIF)溶液。
[0015]本专利技术还提供了一种在常温环境中可以便捷储存、转运干细胞的可注射“即用型”干细胞
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水凝胶构建体的制备方法，所述动态水凝胶构建体通过N
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羧乙基壳聚糖/氧化海藻酸钠水凝胶原位三维包埋干细胞，经常温环境中储存和运输后，干细胞增殖形成大而致密的球形细胞集落，可有效保持细胞的高存活率和多能性。
[0016]优选地，所述干细胞
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水凝胶构建体采用包括如下步骤的制备方法制备得到：
[0017]将N
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羧乙基壳聚糖和氧化海藻酸钠分别完全溶解在细胞培养液中，以溶解N
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羧乙基壳聚糖的细胞培养基重悬干细胞，得到细胞悬浮液，将细胞悬浮液与溶解氧化海藻酸钠的细胞培养基混合，得到混合溶液在37℃恒温培养箱中孵育，制备出所述干细胞
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水凝胶构建体。
[0018]在本专利技术中，在制备干细胞
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水凝胶构建体的具体步骤为：将消化后的干细胞重悬在溶解N
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羧乙基壳聚糖的完全培养基中，再与溶解氧化海藻酸钠的细胞培养基混合均匀并三维孵育，得到所述干细胞
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水凝胶构建体。
[0019]本专利技术提出了一种常温环境中低成本、便捷储存干细胞的方法，所述方法能模拟体内动态三维细胞外基质动态微环境、可在常温环境中储存、运输干细胞和实现干细胞的即用性。
[0020]本专利技术中所述干细胞
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水凝胶构建体制备方法简便，所述干细胞
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水凝胶构建体具有以下特点：
[0021]①
在生理条件下，混合干细胞悬浮液和溶解多糖的细胞培养基，将干细胞原位三维包埋在水凝胶中，实现常温环境中干细胞的短期储存和运输。
[0022]②
多糖大分子网络的自生物降解和可逆键的协同效应，可使水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态可注射可降解的干细胞
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水凝胶构建体的应用，其特征在于，所述干细胞
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水凝胶构建体包括水凝胶基质和三维包埋于水凝胶基质中的干细胞；所述水凝胶基质按重量份数计包括：0.5
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1.5份氧化海藻酸钠、1.5
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2.5份N
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羧乙基壳聚糖和96
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98份细胞培养基。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，按盐酸羟胺滴定法计，所述氧化海藻酸钠的氧化度为50
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55％；优选地，所述N
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羧乙基壳聚糖的氨基取代度为48
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50％。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述干细胞
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水凝胶构建体采用包括如下步骤的制备方法制备得到：将N
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羧乙基壳聚糖和氧化海藻酸钠分别完全溶解在细胞培养液中，以溶解N
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羧乙基壳聚糖的细胞培养基重悬干细胞，得到细胞悬浮液，将细胞悬浮液与溶解氧化海藻酸钠的细胞培养基混合，得到混合溶液后在37℃恒温培养箱中孵育，制备出所述干细胞
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水凝胶构建体。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述N
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羧乙基壳聚糖采用包括如下步骤的方法制备得到：配制壳聚糖和丙烯酸的混合液，磁力搅拌，调节pH，在去离子水中透析，将混合溶液进行冷冻干燥得到N
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羧乙基壳聚糖。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述混合液中壳聚糖的浓度为5
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10mM；优选地，所述混合液中丙烯酸的浓度为20
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25mM；优选地，所述壳聚糖为酸溶性壳聚糖；优选地，所述壳聚糖的脱乙酰度为86
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88％；优选地，所述壳聚糖的分子量为200000
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈咏梅，杨宽，魏巍，高立婷，
申请(专利权)人：陈咏梅，
类型：发明
国别省市：