[发明专利]用于培养哺乳动物细胞的微载体、基质和支架及其制造方法

说明书

本文公开了用于生长哺乳动物细胞的微载体、基质和支架，包括由多糖‑多胺共聚物构成的共聚物颗粒和基质。该共聚物颗粒和基质具有至少50微米的孔尺寸并允许哺乳动物细胞在颗粒和基质的外表面上和在颗粒和基质的内部都生长。本文还公开了制备这种微载体、基质和支架以及组合的方法。此外，本文还提供了使用这种微载体、基质和支架以及组合生长哺乳动物细胞的方法。

本申请要求2015年3月20日提交的美国临时申请号62/136,241的权益，其通过引用整体并入本文。

技术领域

总的来说，本公开涉及用于培养贴壁依赖的(附着依赖的，anchorage-dependnet)哺乳动物细胞的材料，和具体地涉及用于贴壁依赖的哺乳动物细胞的高密度生长的载体、基质和支架，及其制造方法。

背景技术

哺乳动物细胞、特别是人类细胞的培养在生命科学、制药和生物技术研究中是至关重要的，因为可使用人类细胞的培养物来确定细胞功能和相互作用，并且例如制造治疗细胞、大量的蛋白质和开发疫苗用的病原体。人类基因产物通常利用经由细菌、酵母和昆虫的基因表达系统的体外方法产生。然而，许多人类蛋白质的正常生物功能、活动和代谢依赖于翻译后修饰，如糖基化、泛素化、蛋白水解断裂和二硫化桥键(disulfide bridge)。这些翻译后修饰只能在哺乳动物并且有时只在人类细胞中专属地(严格地，properly)进行。此外，具有高于30,000道尔顿(Da)分子量的蛋白质通常无法被微生物表达。为了制造这样的具有其生物功能正常的人类蛋白质，哺乳动物细胞表达系统可能是唯一合适的系统。因此，按比例放大这些蛋白质的制造能力和这样的制造成本取决于哺乳动物细胞培养物的产率，其通常与细胞培养物的细胞密度成比例。

在三维(3-D)悬浮液模型中培养贴壁依赖的哺乳动物细胞是实现细胞高密度培养的一种方式。为了达到更高细胞密度的生长，使用器官型培养和微载体的方法作为两个主要的改进的培养模型。虽然器官型培养是真正的3-D生长，但高密度培养的达到仍然受到营养物扩散的阻碍。微载体方法提供锚定表面并允许在悬浮液模型中培养贴壁依赖的细胞。然而，细胞通常通过温和的搅动而在悬浮在培养基中的微载体的表面上作为单层生长，其不是真正的3-D生长。

源自固体组织的大多数哺乳动物细胞只能以粘附模式生长。受重力影响，贴壁依赖的哺乳动物细胞通常在培养物容器的最低表面上以单层形式生长。因为以常规的粘附生长模式难以实现高细胞密度的生长，所以通过哺乳动物细胞培养工业制造的药品的成本非常高。此外，以单层生长的细胞可能对由于所述培养基或生物反应器的搅动期间细胞的碰撞导致的损害是敏感的。此外，这样的单层生长系统可能容易受到污染，因为它们直接暴露于培养环境中。

此外，通常，为了促进和增强培养的细胞的附着，(例如通过用胶原、纤连蛋白、层粘连蛋白和聚l-赖氨酸涂覆载体)处理常规的细胞生长微载体的表面。这样的涂覆材料和涂覆工序的使用可显著地增加细胞载体及其相关产品的成本。

由于其已知的高细胞毒性，水溶性阳离子共聚物目前在生物医学领域中的应用非常有限。已知，细胞毒性是由溶液中可溶且可运动的分子的高电荷密度引起的。

因此，需要至少克服上述缺点的哺乳动物细胞的生长系统。

发明内容

本文描述多糖-多胺共聚物基质或支架和阳离子共聚物基质或支架，它们可以用作细胞的微载体。多糖-多胺共聚物当其质子化时，可形成具有阳离子位点的阳离子聚合物基质。在一个形式中，共价交联的共聚物提供三维结构体，当水合时尤其如此。