【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、干细胞是未特化细胞，其可以通过多次细胞分裂进行自我复制(例如，增殖)，同时保持未特化，或者可以分化为组织或器官特异性细胞，如神经、血液、脂肪和心肌细胞。干细胞在生命早期和生长过程中分化成不同的细胞类型，以及用于修复和替换患病的、受损的或破损组织的细胞。
2、有两种干细胞：1)胚胎干细胞(来自人类胚胎)，其可以保持一年或更长时间未分化；和2)成体干细胞(称为体细胞，即身体的细胞，并且不是精子、卵子、胚芽的细胞)。成体干细胞被发现存在于许多器官和组织的干细胞生态位中，并且通常在其生态位中保持多年未分化，仅当它们主要由组织损伤或疾病促使时，才增殖和分化。例如，骨髓含有分化形成所有类型的血细胞(例如，b淋巴细胞、t淋巴细胞、红细胞、中性粒细胞、天然杀伤细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、巨噬细胞和单核细胞)的造血干细胞，以及分化为骨(成骨细胞和骨细胞)、软骨(软骨细胞)、脂肪(脂肪细胞)的骨髓基质干细胞(间充质干细胞或骨骼细胞)，以及支持血液形成的基质细胞。在大脑中发现的干细胞可分化为星形胶质细胞、少突胶质细胞和神经元。一些特化人类成体细胞也可在基因重编程后转化为多能干细胞。成体干细胞可潜在地被定向分化(或“转分化”)成不相关的细胞类型(例如，皮肤干细胞被定向分化为血细胞，或血液形成细胞被定向分化为心肌细胞)。
3、成体干细胞可以从患者或从其他捐献者的身体中、从羊水中取出，或者可以从胚胎干细胞和诱导多能细胞(ips细胞)的定向分化中获得。成体干细胞可以以不同的方式(取决于组织)从身体中分离。例如，造
4、羊水含有胎儿细胞(即由胎儿产生的细胞)，包括胎儿的间充质干细胞。在妊娠期间偶尔抽取羊水，通常用于羊膜腔穿刺术，即检测染色体缺陷。这种抽出的羊水可用于分离胎儿间充质干细胞。
5、胚胎干细胞和诱导多能细胞(ips细胞)可用于产生各种类型的成体干细胞。
6、使用人类干细胞的实验室研究可被采用作为研究疾病的发展和出生缺陷以及筛选新药的模型系统。可以在从人类多能细胞系产生的分化细胞和疾病模型上测试新药的安全性。例如，癌细胞系可用于筛选潜在的抗肿瘤药物。为了有效地筛选药物，当比较不同药物时，筛选条件必须相同。当使用干细胞时，需要控制干细胞分化为在其上将要测试药物的特定细胞类型。然而，缺乏对控制分化的信号的知识，并且目前在工业上不可能以如此精确的方式模拟细胞培养条件，从而获得纯的分化细胞群并将其用于每种被测试的药物。
7、通常，干细胞被转移到含有营养物质(即培养基)的培养皿中。当细胞分裂和扩散(即增殖)以覆盖培养皿的表面时，它们被移除并接种到新鲜的培养皿中，其中每个增殖周期称为“传代”。
8、为了鉴定成体干细胞，用分子标志物标记活组织中的细胞，然后确定它们产生的特化细胞类型。为了有用，获得的成体干细胞应能够增殖以产生一系列在遗传上相同的细胞(即“保留其干性”)，然后其可以被定向分化为其他细胞类型，以便它们可被移植用于组织修复。
9、干细胞需要定期进行表征，以确保它们保持未分化。这可以使用不同的方法完成，所述方法包括显微镜检查、转录因子(包括nanog和oct4)的确定、细胞表面标志物的表征、或将细胞注入到具有抑制的免疫系统的动物内以跟踪它们在体内的分化。为了确定细胞是否保持其多能性，可以操纵细胞进行分化(即，经由改变培养基的组成、修饰培养皿表面以及通过插入特异性基因修饰细胞来定向分化)。此外，可以通过允许细胞聚集在一起形成胚状体来定向细胞自发分化。
10、如果干细胞在培养基中增殖超过六个月而没有分化(多能干细胞)，它们形成可以冷冻、运输、解冻并用于研究或移植的干细胞系。然而，可不仅需要增殖，而且还需要引导定向干细胞的分化，以便它们可以被移植到体内以治疗损伤或患病的组织。
11、事实上，人类干细胞的一个潜在应用是产生可用于基于细胞的疗法的细胞和组织。今天，捐献的器官和组织通常用于替换受损或患病的组织。但此类捐献的器官和组织的可得性非常有限。被定向分化成特定细胞类型的干细胞为治疗包含以下的疾病提供了替代细胞和组织的可再生资源的可能性：黄斑变性、脊髓损伤、中风、烧伤、心脏病、1型糖尿病、骨关节炎、类风湿性关节炎等。
12、捐献的器官和组织的挑战之一是移植后排斥的可能性。这是与非自体(即捐献者和患者不同)的基于细胞的疗法相关的主要问题。克服免疫排斥需要持续施用免疫抑制药物，这些药物具有显著的副作用。然而，使用成体干细胞和来源于患者自身成体干细胞的组织的能力将显著降低被患者免疫系统排斥的可能性。例如，从羊水中收获的胎儿间充质干细胞可用于为患有出生缺陷(诸如，先天性膈疝)的婴儿生长新组织。这些组织在基因上与婴儿相匹配，因此可能不会被免疫系统排斥，并且可以在子宫内植入或在婴儿出生后植入。
13、不幸的是，成体干细胞在成熟组织中不是很多，并且因此分离和收获它们是挑战。而且，不同于胚胎干细胞，成体干细胞在身体外分裂的能力是有限的。因此，找到能够使培养基中大量成体干细胞增殖的方法是挑战。将干细胞在身体外保持未分化状态，直到被定向分化也是挑战。因此，定向成体干细胞分化成特定的细胞类型，以便它们可用于再生医学也是挑战。因此，这样做的能力将标志着再生医学和治疗的进展中的显著成就。
14、概要
15、根据本公开的实施方式，用于干细胞增殖的生物材料结构包括至少一种晶格子结构，并且具有结构梯度，其中生物材料结构的一个或多个几何特征在三维空间中沿生物材料结构的至少一个维度变化。至少一种晶格子结构可包含至少第一和第二晶格子结构。以及生物材料结构的结构梯度可通过具有至少一个不同的几何参数的第一和第二晶格子结构来实现。
16、在一些实施方式中，至少一种晶格子结构、第一和第二晶格子结构或生物材料结构可由直径为约10微米至约100微米的细丝构成。
17、根据实施方式，至少一种晶格子结构、至少第一和第二晶格子结构、或生物材料结构可包括组装成第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构；以及组装成第二生物材料基材模块的第二多个晶格子结构，并且第一和第二生物材料基材模块可被组装成多模块生物材料基材。第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构的至少两个可具有至少一个不同的几何参数。第二生物材料基材模块的第二多个晶格子结构中的每一个都可具有相同的几何参数。在一些实施方式中，第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构中的每一个可具有相同的几何参数，第二生物材料基材模块的第二多个晶格子结构的每一个可具有相同的几何参数，并且第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构和第二生物材料基材模块的第二多个晶格子结构具有至少一个不同的几何参数。
18、在一些实施方式中，至少一种晶格子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于干细胞增殖的生物材料结构，生物材料结构包括至少一种晶格子结构，生物材料结构具有结构梯度，其中生物材料结构的一个或多个几何特征在三维空间中沿生物材料结构的至少一个维度变化。
2.根据权利要求1所述的生物材料结构，其中至少一种晶格子结构包括至少第一和第二晶格子结构。
3.根据权利要求2所述的生物材料结构，其中生物材料结构的结构梯度由具有至少一个不同的几何参数的第一和第二晶格子结构实现。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物材料结构，其中至少一种晶格子结构、第一和第二晶格子结构、或生物材料结构由直径为约10微米至约100微米的细丝构成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的生物材料结构，其中，至少一种晶格子结构、至少第一和第二晶格子结构、或生物材料结构包含：
6.根据权利要求5所述的生物材料结构，其中第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构中的至少两个具有至少一个不同的几何参数。
7.根据权利要求5或6所述的生物材料结构，其中第二生物材料基材模块的第二多个晶格子结构中的每一个都具有相同的几何参数。<...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于干细胞增殖的生物材料结构，生物材料结构包括至少一种晶格子结构，生物材料结构具有结构梯度，其中生物材料结构的一个或多个几何特征在三维空间中沿生物材料结构的至少一个维度变化。
2.根据权利要求1所述的生物材料结构，其中至少一种晶格子结构包括至少第一和第二晶格子结构。
3.根据权利要求2所述的生物材料结构，其中生物材料结构的结构梯度由具有至少一个不同的几何参数的第一和第二晶格子结构实现。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物材料结构，其中至少一种晶格子结构、第一和第二晶格子结构、或生物材料结构由直径为约10微米至约100微米的细丝构成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的生物材料结构，其中，至少一种晶格子结构、至少第一和第二晶格子结构、或生物材料结构包含：
6.根据权利要求5所述的生物材料结构，其中第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构中的至少两个具有至少一个不同的几何参数。
7.根据权利要求5或6所述的生物材料结构，其中第二生物材料基材模块的第二多个晶格子结构中的每一个都具有相同的几何参数。
8.根据权利要求5所述的生物材料结构，其中：
9.根据权利要求1-4中任一项所述的生物材料结构，其中至少一种晶格子结构、至少第一和第二晶格子结构、或生物材料结构包含：
10.根据权利要求9所述的生物材料结构，其中第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构中的至少两个具有至少一个不同的几何参数。
11.根据权利要求9所述的生物材料结构，其中第一生物材料基材模块的第一多个晶格子结构中的每一个都具有相同的几何参数。
12.一种制造被设计为生长模拟天然组织形成或天然器官结构的特定组织形成或器官结构的生物材料结构的方法，所述方法包括：
13.根据权利要求12所述的方法，其中，数字模型包括至少一种具有结构梯度的晶格子结构、不同晶格子结构的组合、不同生物材料基材模块的组合、或至少一种晶格子结构和至少一种生物材料基材模块的组合。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中使用数字模型构建或打印生物材料结构包括使用数字模型作为指令或模板3d打印生物材料结构。
15.根据权利要求12...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·卡里昂，F·图洛莫西斯，R·常，
申请(专利权)人：斯蒂文斯理工学院董事会，
类型：发明
国别省市：
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