[发明专利]聚合物涂覆的纳米原纤结构和用于细胞维持和分化的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本非临时申请要求享有2005年7月20日提交的序号为60/700,860并且名称为POLYMERIC COATINGS AND METHODS FOR CELLMAINTENANCE AND DIFFERENTIATION的美国临时申请、2005年9月22日提交的序号为60/719,351并且名称为POLYMERCOATED NANOFIBRILLAR STRUCTURES AND METHODS FORCELL MAINTENANCE AND DIFFERENTIATION的美国临时申请和2006年2月3日提交的序号为60/764,849并且标题为POLYMERCOATED NANOFIBRILLAR STRUCTURES AND METHODS FORCELL MAINTENANCE AND DIFFERENTIATION的美国临时申请的权益。

技术领域

本发明涉及具有涂层的纳米原纤(nanofibrillar)结构和用于促进细胞在包括这些涂层的表面上粘附的方法，所述的涂层包括存在非-生物可降解的胺的聚合物。本发明也涉及分化细胞的方法以及在具有这些涂层的表面上维持细胞的方法。

背景技术

多种方法已经用于提供适合细胞附着和生长的表面。许多细胞是贴壁依赖性的，这意味着它们必须表现对基材的一些类型的附着以便增殖或分化。在体内，细胞可以附着至基膜中存在的蛋白因子，基膜是支持上面的上皮或内皮的结构。基膜由称为基板的膜和下面的胶原原纤维的网络组成。由于其给细胞附着和生长提供优良的基材的能力，已经制造了基于基膜中发现的成分的用于细胞附着的人造表面。这种人造表面已经用于了体内(例如可移植的医疗器械)和体外(例如细胞培养物品)中。

已经将带电荷的表面用于促进细胞粘附于基材上。然而，不是所有带电荷的表面适合细胞在培养过程中充分附着。例如，一些带负电荷的表面不提供合适的基材，因为许多细胞不产生足够量的带正电荷的蛋白质来介导细胞附着至该表面。

天然的基于多肽的细胞附着因子例如胶原、纤连蛋白和层粘连蛋白已经用于增强细胞附着至基材上。已经将生物可降解的合成的多聚阳离子例如多聚赖氨酸和多聚鸟氨酸用于提供促进多种贴壁依赖性细胞类型的附着的涂层。使用这些类型的聚合材料的一个问题是：在一段时间后，它们可以被可能会出现在培养物的液体培养基中的或存在于体内血清中的蛋白酶降解。因此，含有这些物质的表面仅在一段有限的时期内可用于细胞附着。与细胞粘附相关的性质可能由于存在于涂层内的所述物质的降解而受到损害。

此外，用于促进细胞附着的一些涂层也可能由于这样的观点而有问题：如果涂层材料没有正确附着在物品表面，涂层材料则可能从涂层上脱落。然后这些材料可能会出现于液体培养基或体液中并影响与之发生接触的细胞。例如，从涂层脱落的聚合材料可以结合细胞的表面并影响细胞附着至基材或可以影响培养物中的细胞-细胞相互作用。一些聚合材料也可能对细胞生存力是有害的。

因此，需要提供改良的聚合物涂层给用于涉及培养细胞的过程的物品。这种改良的涂层可以提供有用的细胞培养物品，该物品将有益于涉及原代细胞、难以培养的细胞系和干细胞的维持和分化的过程。这种涂层也可以用于涂覆用于体内使用的可移植的医疗物品的表面。因此，这将有益于用于治疗各种疾病和病况的组织特异性再生的技术。

发明内容

发明概述

一方面，本发明提供用于细胞培养物品的涂层，该细胞培养物品可用于用来培养细胞的方法，特别是用来在培养物中保持细胞一段长的时期(长期培养)的方法。培养，如在此使用的，指涉及将代谢活性细胞置于细胞培养物品中的过程，该细胞培养物品包括具有聚合物涂层的纳米原纤结构。已经显示本发明的聚合物-涂覆的纳米原纤结构提供了用于长期细胞培养的理想表面(因为该聚合物涂层的稳定性)、用于细胞附着的优质表面和用于培养多种多样的细胞类型的广泛适用性。

纳米原纤结构指纳米纤维的网格状网络，纳米纤维是平均直径为约1000nm或更小，例如范围为约1nm至约1000nm，并且更优选范围为约50nm至约1000nm的纤维结构。在一些方面，纳米原纤结构通过包括聚合物溶液的电纺丝(electrospinning)的方法形成。在一些方面，纳米原纤结构包括聚酰胺、聚酯、类似的合成聚合物或它们的组合。在一些方面，聚酰胺选自尼龙聚合物。然而在其它方面，纳米纤维通过包括水溶性或醇溶性尼龙聚合物的交联的方法来形成以提供水不溶的或醇不溶的纳米纤维。