[发明专利]用于活细胞培养的工艺和支撑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的活细胞培养工 艺，并且涉及一种包括结晶纤维素的结构的应用。本发明还涉及一种根 据权利要求8的前序部分所述的用于活细胞培养的纤维素支撑结构制造 工艺，根据权利要求16至18的前序部分所述的用于活细胞培养的支撑 结构，以及一种根据权利要求19的前序部分所述的用于制造支撑结构 的中空模具。

背景技术

常常希望体外培养诸如已从器官获取的细胞的活细胞，以将培养好 的细胞移植到同一器官中，并因此获得或者修复组织机能。体外培养细 胞或者细胞组织通常还称为“组织工程”。该组织优选地为与硬组织或 者骨组织相对的软组织，例如皮肤、肌肉或者脂肪组织。

已知在诸如培养瓶或者培养碟的培养皿中培养活细胞，培养皿覆盖 有培养基，活细胞在培养皿的底部上形成单层(“二维”)细胞层。然而， 就细胞的特性而言，如此培养的细胞与器官内组织单元中体内发现的同 种类型的细胞不同，这会相当大地削弱它们的诊断和治疗价值。

活组织通常包括大量借助于信号分子相互影响的未分化细胞，并假 定细胞使其自身适应于小分子物质的浓度梯度内，且能够以特定的方式 起作用。术语“位置信息”也可在用在这里。在组织细胞之间存在称之 为细胞外基质的支撑结构，其包括由细胞释放的大分子，并将细胞稳定 在它们各自的位置中。如果细胞外基质遭到破坏，并且细胞混合，则通 常情况下，变异的体细胞不再能自身重排和重建失去了的结构。但是， 已经发现如果使这些细胞与适当的相邻细胞形成它们原始的空间关系， 则它们就能恢复正常机能。

已知方法试图通过在还称之为支架的专用支撑结构内“三维”培养 细胞来再造细胞外基质。支架是具有较大的内表面积的至少呈泡沫状、 多孔结构。

可生物降解(“可消溶的”)材料的支架是已知的。这些是已提到过 的，此外，使在支架内逐渐生长的细胞能由它们自身的细胞外基质来取 代支架。

美国已公开的专利申请US 2005/0063939A1描述了一种适用于组 织工程的支架，该支架包括一种包含柠檬酸的可生物降解的弹性聚合 物。欧洲专利说明书EP 1 053 757 B1描述了一种胶原质(凝胶体)的 载体材料。国际已公开的专利申请WO 2006/099137A1描述了一种用于 伤口愈合的支架，该支架包括交联的纤维蛋白和/或白蛋白。国际已公 开的专利申请WO 2002/062961公开了利用肽制造支架，其中肽将其自 身排列在较大的单元(“自组装”肽)中以包埋细胞。

使用可消溶材料的可能存在的缺点是，它们分解得太快而不能确保 必需的机械稳定性。特别地，存在如下风险，即借助于可消溶支架制造 的器皿将不能可靠地承载血液。另一个可能的缺点是留有残积物，这启 动了异体反应或排斥反应。因为这些和其它原因，也已推荐使用不可消 溶材料的支架。

说明书WO 03/070084描述了一种由诸如尼龙、硅橡胶、硅树脂、 聚氨酯和聚酯的不可消溶纤维制造的用于血管再造的管状支架。国际已 公开的专利申请WO 2006/096791公开了多种可消溶和不可消溶的合成 聚合物的应用，这些聚合物目前可用于制造所谓的纳米丝，由这些纳米 丝来构造涂层支架。不可消溶材料的缺点在于，它们至少启动了轻微的 组织反应。此外，在长期植入体内的情况下，材料将有可能遭到侵蚀和 破坏。

在体外培养细胞或组织时，必需采取措施向细胞供给养分和/或氧。 欧洲已公布的专利申请EP 1 230 939 A1描述了一种由猪的部分胃肠道 制备的初生血管组织基质。在制备过程中，要确保存在带有输入动脉和 输出静脉的完整的血管分支。当通过所谓的去细胞方法去除动物细胞 时，将要将合成的基质注满血液，并繁殖人类细胞。如此，能够将充足 的养分、矿物质和氧供应至更多的细胞和更大的层厚。然而，可能存在 的缺点是，所使用的基质包含相当多的动物蛋白和其它潜在的抗原分 子。另一个可能存在的缺点是，基质的动物源使工艺更难标准化。

国际已公开的专利申请WO 2006/042287A2公开了一种用于在组织 工程中使用的具有微通道的多层支架，该支架上涂敷有细菌纤维素。然 而，此处描述的支架本质上优选地用于培养软骨组织，并对于移植而言 只有有限的适用性。特别地，不清楚是怎样实现利用细菌纤维素进行涂 覆的，这是因为所述过程既没有产生均匀的层，又没有指出该层是怎样 粘着于基层的。