[发明专利]细胞培养基质及其制备方法

说明书

公开了包含具有多个胺官能化纳米颗粒的涂层的基质的细胞培养基质。在一个实施方案中，所述胺官能化纳米颗粒是丙烯酰胺单体、交联剂和胺单体的聚合物。还提供了制备细胞培养基质的方法，其通过在将胺官能化纳米颗粒铺展到所述基质上时干燥所述胺官能化纳米颗粒，或者通过所述基质与硫醇封端的纳米颗粒的共价连接而进行。此外，提供了在细胞培养基质上培养干细胞的方法，所述细胞培养基质在其上具有多个胺官能化纳米颗粒的涂层。

技术领域

本发明一般涉及细胞培养基质(substrate)。本发明还涉及制备细胞培养基质的方法和在细胞培养基质上培养干细胞的方法。

背景技术

干细胞例如人胚胎干细胞(hESC)和诱导多能干细胞(hiPSC)在组织工程和再生医学中的工业规模的临床应用需要开发良好限定的培养条件用于长期细胞增殖。一般来说，用于人胚胎干细胞和诱导多能干细胞的自我更新的培养方法利用来自动物来源的产物的基质，其具有免疫原性、成本高、分离和再现性困难等问题。

人胚胎干细胞和诱导多能干细胞技术的发展创造了针对许多疾病的再生医学的巨大可能性，所述疾病例如脊髓和心脏损伤、I型糖尿病、帕金森病、脑癌、心脏病、白血病、肝病、运动神经元疾病、多发性硬化症等。这些细胞在组织工程中的应用仍然有限，因为长期培养仍然需要使用昂贵的重组细胞外基质(ECM)蛋白或动物衍生基质(matrice)，其是变异性、免疫原性和异种(xenogenic)污染的来源。

多能干细胞必须自我更新并在需要时分化，同时保持不变的基因组。虽然已经向改进培养基制剂转变，而且公司正在销售更一致和更明确的培养基，但大多数体系仍然涉及不确定或昂贵的基质。因此，为了实现胚胎干细胞的临床和工业应用，需要改进的、可扩展的和可负担的培养方法。合乎期望的基质体系应提供诸如受控的细胞密度和分布、适当的化学、物理和生物化学信号(cue)、生物相容性、非免疫原性、再现性和可调谐的机械性质等特征。它应该保持关键的细胞特征，如自我更新、多能性和存活力，提供足够的产率，不含病原体和不确定的污染物。

用于干细胞培养的常用基质是Matrigel，它是由Engelbreth-Holm-Swarm(EHS)小鼠肉瘤细胞分泌的胶状蛋白质混合物。由于Matrigel类似于许多组织中发现的复杂细胞外环境，Matrigel被广泛用作选择用于干细胞培养的基质。但是，由于Matrigel的组成可以因批次而异，基于Matrigel的实验可能是不可重复的，导致从不同批次获得的结果不同。另外，当用于人细胞疗法时，Matrigel的动物来源可引起免疫原性问题，导致Matrigel被认为对于这种应用是不可接受的。

Matrigel的备选是聚合的生物材料，其已被用作多种细胞类型的生长的基质。然而，使用合成的聚合物基质的方法仅维持短期的人胚胎干细胞增殖。

存在对于提供克服或至少改善上述一个或更多个缺点的细胞培养基质的需要。

存在对于提供制备细胞培养基质的方法的需要，所述细胞培养基质克服或至少改善上述一个或更多个缺点。

发明内容

提供了细胞培养基质，所述细胞培养基质包含在其上具有多个胺官能化纳米颗粒的涂层的基质。

根据第一方面，提供了细胞培养基质，所述细胞培养基质包含在其上具有多个胺官能化纳米颗粒的涂层的基质，其中所述胺官能化纳米颗粒是丙烯酰胺单体、交联剂和胺单体的聚合物，并且其中所述胺官能化纳米颗粒具有正电荷。

有利地，细胞培养基质是化学上限定的合成的表面，并且可用于未分化的人胚胎干细胞和诱导多能干细胞在不含动物来源的产物以及昂贵的蛋白质和肽材料的条件下持续增殖。因此，由于细胞培养基质的化学本质，与现有技术的动物来源的细胞培养基质相关的免疫原性问题可以被有效地最小化或完全消除。因此细胞培养基质可以任选地排除表面上的肽或蛋白质的涂层。