一种提供多种细胞协同生长的方法技术

本发明专利技术涉及一种提供多种细胞协同生长的方法，其特征是将生理条件下制备的水凝胶载体，以大载体中包埋小载体的方式，在不同载体中培养不同种类细胞，提供研究细胞间化学信号传递和相互作用的方法。该方法的最大优点是载体中可含有一种或二种以上不同种类的细胞或组织；提供不同种类细胞的非直接接触空间；实现不同种类细胞或组织均在三维环境中的生长；不同细胞间通过化学信号传递产生生物学效应；细胞间相互作用后产生的效应可以通过分别破碎各载体依次获得不同种类细胞来考察；实际应用时易于回收和规模放大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提供多种细胞协同生长的方法，还涉及与该方法相关的制备材料和制备工艺。
技术介绍
随着细胞生物学的发展，人们越来越认识到不同种类细胞间相互作用的重要性。而细胞间相互作用的研究包含了几个方面：细胞间直接接触产生生物学效应；细胞间通过细胞外基质产生生物学效应；细胞间通过化学信号配体、受体产生生物学效应等。而目前对上述效应的研究和应用都是在开放体系，细胞间直接接触共培养的情况下进行。这种方法的最大缺点就是难以区别细胞间相互作用的产生是由于直接接触效应还是单纯的化学信号传导效应，且不同种类细胞不易分离，无法考察相互作用后单种细胞产生的生物学效应。针对此问题，有研究者专利技术了Transwell insert技术[参考文献：Le Visage，C；Dunham，B；Flint，P，et al..Coculture of mesenchymal stem cells and respiratory epithelial cells to engineer a human composite respiratory mucosa，Tissue Engineering，2004，10：1426-1435]，实现细胞分层培养，互不接触，仅通过培养液实现信号传导，分析细胞间的相互作用。但该技术的最大缺陷是无法提供细胞模拟在体的三维环境，应用时无法实现规模放大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的实现多种细胞协同生长的方法，是将生理条件下制备的水凝胶载体，以大载体中包埋小载体的方式，在不同载体中培养不同种类的细胞，通过控制小载体膜孔隙的截留分子量、表面电荷、粗糙度等参数，提供研究细胞间化学信号传递和相互作用的方法。该方法的结构示意图见附图1。该方法与“生物人工反应装置中的两步微囊制备方法”[专利申请号200910029377.9]最大的区别在于大载体不具有半透膜结构，由此可采用不同方法破碎大载体和小载体，从而实现分别回收不同载体中的不同细胞，有利于下游实验的操作，使得该方法可用于细胞间相互作用的研究。本专利技术提供的方法可用于研究存在于两种不同细胞间的相互作用，如子宫内膜基质细胞可调控上皮细胞的增殖和分化，软骨细胞可诱导骨髓间充质干细胞向软骨细胞分化，激活的小胶质细胞可调控神经元的存活；也可用于研究存在于多种细胞间的相互作用，如树突状细胞和细胞因子诱导的杀伤细胞可杀伤肿瘤细胞，肿瘤细胞和肌成纤维细胞可促进血管内皮细胞活化；也可用于研究存在于细胞和组织间的相互作用，如骨髓间充质干细胞可保护胰岛的功能和活性，椎间盘可诱导骨髓间充质干细胞向椎间盘样细胞分化。为实现上述目的，本专利技术的制备方法和工艺流程如下：1)将细胞a均匀分散到10-40g/L海藻酸钠溶液中，在0.01-1.0mol/L的CaCl2溶液作为凝胶浴或以0.05-0.1mol/L碳酸钙、柠檬酸钙、乳酸钙颗粒为分散相的条件下，制备出包埋有细胞a的海藻酸钙微球，再与pH4-6的1-8g/L壳聚糖或0.2-1g/L聚赖氨酸、聚精氨酸、聚鸟氨酸中的一种溶液反应成膜，制备出包埋有细胞a的海藻酸钙微胶囊；也可以在步骤1之后，用钙离子螯合剂20-80mmol/L柠檬酸钠或0.5-10mmol/L EDTA使水凝胶载体A内部液化，制备出内部为液体环境的包埋有细胞a的海藻酸钠微胶囊；2)将包埋有细胞a的海藻酸钙微胶囊和细胞b共同均匀分散到10-40g/L海藻酸钠溶液中，在0.01-1.0mol/L的CaCl2溶液作为凝胶浴或以0.05-0.1mol/L碳酸钙、柠檬酸钙、乳酸钙颗粒为分散相的条件下，制备出包埋有含细胞a的海藻酸钙微胶囊和细胞b的海藻酸钙微球；3)经过培养后，当需要回收细胞时，用钙离子螯合剂20-80mmol/L柠檬酸钠或0.5-10mmol/L EDTA使水凝胶载体B液化，释放载体B中的细胞b，经过过滤，细胞b与包埋有细胞a的海藻酸钙微胶囊分离，离心收集细胞b。再通过用机械方法如研磨或化学方法如“一种在生理条件下溶解载细胞微胶囊的方法及配方”[专利申请号02127631.5]中提供的方法进行包埋有细胞a的海藻酸钙微胶囊的破碎，释放出包埋的细胞a，离心收集细胞a。需要说明的是，关于制备海藻酸钙微球或海藻酸钠微胶囊的方法是一种公知的技术，比如采用静电液滴法、气动液滴法、乳化-外部凝胶化法、乳化-内部凝胶化、膜乳化/内部凝胶化、膜乳化/外部凝胶化等均可以制备出本专利技术所述的海藻酸钙微球或海藻酸钠微胶囊(载体A、B均可采用如下文献工艺内容进行操作)，为简明起见，本专利技术对这些公知技术不作详细描述。有关这些公知技术的详细报道可参阅：静电液滴法[参阅文献：Hommel M，Sun AM，Goosen MFA.Droplets generation.Canadian patent No.1241598，1988]；气动液滴法[参阅文献：Miyawaki O，Nakamura K，Yano T.Agric.Biol.Chem.1980，44：2865-2870]；乳化/内部凝胶化[参阅文献：刘群，马小军，刘袖洞。一种乳化/内部凝胶化制备海藻酸钙凝胶珠的方法。中国专利No.ZL01109449.4]；膜乳化/内部凝胶化[参阅文献：刘袖洞，马小军，刘群。一种制备海藻酸钙凝胶珠的膜乳化/内部凝胶化耦合技术，中国专利No.ZL01104365.2]；乳化/外部凝胶化[参阅文献：Lucinda-silva RM，Evangelista RC.J.Microencapsulation，2003，20：145-152]膜乳化/外部凝胶化[参阅文献：You JO，Park SB，Park HY，Haam S，Chung CH，Kim WS.J.Microencapsulation，2001，18：521-532]海藻酸钠微胶囊[参阅文献1：Ma X，Vacek I，Sun A.Artif Cells Blood Substit Immobil Biotechnol，1994，22：43-69；参阅文献2：Mcknight C.A.，Ku A，Goosen M.F.A.，Sun D，Penney C.J BIOACT COMPAT POL，1988，3：334-355]通过上述工艺制备出的包埋有细胞a的载体A和包埋有细胞b的水凝胶载体B，两种载体在空间形成了细胞a、b的非直接接触效应，用于研究不同种类细胞间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供多种细胞协同生长的方法，其特征在于：1)首先制备包埋有细胞a的水凝胶载体A；再将包埋有细胞a的水凝胶载体A与聚阳离子高分子溶液反应成膜；2)再将包膜的水凝胶载体A与另一种细胞b共同分散到水凝胶制备材料中，制备出包埋有包膜的载体A和细胞b的水凝胶载体B，两种载体在空间形成了细胞a、b的非直接接触效应；3)其中，细胞a或b分别可以为一种或二种以上不同种类的细胞或组织；细胞a和细胞b之间通过非直接接触效应协同生长，细胞a或b可以影响细胞b或a的增殖、凋亡、分化、细胞外泌功能中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种提供多种细胞协同生长的方法，其特征在于：
1)首先制备包埋有细胞a的水凝胶载体A；再将包埋有细胞a的水凝
胶载体A与聚阳离子高分子溶液反应成膜；
2)再将包膜的水凝胶载体A与另一种细胞b共同分散到水凝胶制备材
料中，制备出包埋有包膜的载体A和细胞b的水凝胶载体B，两种载体在空
间形成了细胞a、b的非直接接触效应；
3)其中，细胞a或b分别可以为一种或二种以上不同种类的细胞或组
织；细胞a和细胞b之间通过非直接接触效应协同生长，细胞a或b可以
影响细胞b或a的增殖、凋亡、分化、细胞外泌功能中的一种或多种。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
细胞a或b分别为一种或二种以上不同种类的细胞或组织；所述细胞
a和b为具有可通过细胞a、b非直接接触方式由化学信号传递进行相互作
用的细胞组合；所述相互作用是指细胞a或b可以影响细胞b或a的增殖、
凋亡、分化、细胞外泌功能中的一种或多种。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：
细胞a和b可以为不同的细胞或组织，分别对应于下述细胞的不同组
合：子宫内膜基质细胞和上皮细胞，软骨细胞和骨髓间充质干细胞，小胶
质细胞和神经元，树突状细胞与杀伤细胞、和肿瘤细胞，肿瘤细胞与肌成
纤维细胞、和血管内皮细胞，骨髓间充质干细胞和胰岛，椎间盘和骨髓间
充质干细胞。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
载体A与载体B分别是以海藻酸钠为水凝胶材料，载体A制备成微胶
囊，载体B制备成微球；两种载体的空间分布是微球内包含微胶囊，微球
粒径大于微胶囊粒径；
微胶囊具有半透膜结构，膜孔隙大小由载体A和聚阳离子高分子材料
的浓度决定，其截留分子量在60KDa-200KDa可控。
5.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：
聚阳离子高分子溶液为pH4-6的1-8g/L壳聚糖或0.2-1g/L聚赖氨酸、
聚精氨酸、聚鸟氨酸中的一种。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：
制备载体A的水凝胶材料为海藻酸钠，采用静电液滴法、气动液滴法、
乳化-内部凝胶化、膜乳化/内部凝胶化、乳化-外部凝胶化或膜乳化/外部
凝胶化方法制备出海藻酸钙微球，再采用壳聚糖、聚赖氨酸、聚精氨酸或
聚鸟氨酸包膜制备出海藻酸钙微胶囊；
载制备体B的水凝胶材料为海藻酸钠，采用静电液滴法、气动液滴法、
乳化-内部凝胶化、膜乳化/内部凝胶化、乳化-外部凝胶化或膜乳化/外部

\t凝胶化方法制备出海藻酸钙微球。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：
包膜后的载体A制备后也可用钙离子螯合剂20...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小军，李楠，于炜婷，孙广炜，王为，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：