[发明专利]一种用于体外细胞共培养的复合微囊模型

说明书

技术领域

本发明属于细胞体外培养技术领域，特别是涉及一种动物细胞体外共培养模型。

背景技术

[0002] 在体内，细胞处于一个高度信息化的微环境中，其间充斥着各种复杂的物理化学信号，细胞对各种信号刺激做出响应，以实现其特定的生物学功能。细胞与这种微环境间的相互作用包括来自周围细胞、细胞外基质和可溶性因子的各种复杂的生物化学、生物力学和生物电学信号。其中，细胞与细胞之间是通过直接接触或旁分泌可溶性因子而发生相互作用。这种细胞间的通讯作用是维持细胞、组织及器官结构与功能的重要环节，同时也是调节体内外组织修复与重建的关键因素，而缺少这种通讯作用则是某些细胞体外培养时功能丧失以及分化异常、肿瘤发生的潜在原因。在细胞体外培养过程中，如何有效模拟体内微环境、调控细胞与外界微环境间的相互作用，对于细胞形态与功能的维持以及体外组织的仿生重建至关重要。

细胞共培养(cell co-culture)技术是将多种细胞（可以来自同一组织，也可以来自不同的组织）进行共同培养，从而使目的细胞的形态与功能稳定表达，并维持较长的时间和较高的水平。该技术能够有效地模拟体内微环境，是目前体内外组织结构及其功能重建的常用手段之一。

传统共培养方式主要有接触式和非接触式共培养。接触式共培养是在合适的培养条件下，将多种细胞按照一定比例混合接种到同一培养环境中进行共同培养。非接触式共培养主要是指用一种细胞的培养上清液(含有不同生长因子等)直接或间接的与另外一种细胞进行共培养，从而达到研究细胞的分泌或代谢产物对目的细胞生长、迁移、增殖、分化等生物学行为影响的目的。然而，传统接触式共培养很难调控体系中同型与异型细胞间相互作用比例，且后期深入研究时也很难有效的把不同种细胞分离开。而非接触式共培养体系仅能部分模拟体内细胞间的相互作用，缺乏由异种细胞间直接接触而导致的胞间作用。

近年来，随着工程学、材料学等相关学科的发展，出现了一些新的用于调控细胞外基质微环境的细胞共培养方法。其中，一种具有突破性的调控方法是进行图案化细胞共培养。其原理是通过在基质材料表面不同区域进行特定修饰而形成细胞粘附生长的图案化区域，使不同细胞选择性地粘附在材料表面的不同区域，或通过可移除的物理障碍将不同细胞限制在图案化的不同区域内生长而实现共培养。该共培养方法可以将细胞精确地定位在基质材料表面，更好的调控细胞在培养过程中的空间分布和更加精确的控制同型和异型细胞间的相互作用比例，维持目的细胞的生物学活性，为揭示细胞与细胞以及细胞与基底相互作用基本机理提供有力工具，是一种用于研究细胞间相互作用和工程化组织重建的有效途径。然而，该共培养方法操作较为复杂，基底材料制备工艺较为繁琐，且只限于贴壁细胞的共培养，极大的限制了其应用范围。同时，细胞在该体系中仍处于二维培养环境中，而二维细胞培养方式不能提供类似于体内细胞生长所需的三维空间微环境，对细胞形态、功能表达等许多生物学特征产生不利影响。研究表明，在三维培养体系中细胞的生长方式更接近体内，能够更为真实的模拟复杂的体内细胞微环境。因而，模拟体内微环境，开发新型的用于调控细胞外基质微环境的细胞培养方法，对于体外研究细胞行为、揭示细胞与基质微环境间的相互作用至关重要。

发明内容

本发明目的是克服以上现有的细胞体外共培养中存在的缺点与不足，提供一种新型的细胞体外三维共培养模型，即用于体外细胞共培养的复合微囊模型。

本发明为模拟体内细胞生长微环境，利用微囊技术，以天然多糖海藻酸钠为基质材料，构建海藻酸钠微囊化细胞体外三维培养模型。

本发明提供的用于体外细胞共培养的复合微囊模型，是以天然多糖海藻酸钠为基质材料，经过两次将多糖海藻酸钠滴入到多价阳离子溶液中凝胶化处理，形成由内外两层海藻酸钠凝胶微球构成的球包球式复合微囊模型，其中在一层凝胶微球中包含或不包含一种细胞，如细胞A，在另一层凝胶微球中包含或不包含另一种细胞，如细胞B。

其中所述的多价阳离子是钙、锌、钡、铜、镁、铁、锰离子。

所述的内层凝胶微球的粒径范围在50-600μm，外层凝胶微球的粒径范围在100-3000μm。

本发明所述的复合微囊模型的构建方法，包括：

第1、将经过滤灭菌的海藻酸钠溶液滴入到多价阳离子溶液中凝胶化处理，形成海藻酸钠凝胶微球；所述的海藻酸钠溶液中选择性添加或不添加细胞A；