[发明专利]一种人造胰岛组织及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种人造胰岛组织，具体地，包括生物相容性支架、胰岛细胞以及混合培养液，通过3D生物打印技术，将生物相容性支架与胰岛组织制成具有生物活性的人造胰岛组织。本发明的混合培养液用于胰岛细胞及组织的培养和保存。生物相容性支架以3D打印方式制成。本发明的人造胰岛组织可作为糖尿病的病理生理机制研究及治疗工具。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及人造胰岛组织。

背景技术

胰岛是胰腺的内分泌部，在胰腺中呈现大小不同、椭球形的细胞团簇，其分泌的胰岛素和胰高血糖素直接参与机体糖代谢的调节。胰岛细胞主要分为α细胞、β细胞、γ细胞及PP细胞等。其中β细胞占胰岛组织的60％‐70％，分泌胰岛素。胰岛素能作用于肝脏，肌肉，脂肪等靶器官，加速葡萄糖的储存与代谢，并抑制葡萄糖的生成，是人体内的唯一降糖激素。胰岛素分泌不足导致胰岛素依赖型糖尿病(I型糖尿病)的发生。

目前对于糖尿病尚无根治的方法，对于胰岛素依赖的患者，唯一的办法就是胰岛素药物注射，然而这种方式，不仅涉及每天定时定量的注射，而且，也不可避免药物依赖以及药物的毒副作用，由此可见，开发一种简单一次性具有生物自我调节能力的胰岛组织假体，将是一种有前景的糖尿病治疗手段，因此，本发明基于生物3D打印技术，开发了一种人造胰岛组织，人工构建具有生物活性的3D打印胰岛组织，不仅有助于体外或体内糖尿病研究模型，而且也为胰岛素依赖性糖尿病提供了新的治疗策略。

发明内容

为了解决上述提到的问题，本发明在胰岛细胞培养的基础上，结合组织工程方法和目前先进的3D打印技术，体外打印具有生物学功能的3D胰岛组织，将胰岛细胞接种在液态支架材料进行共培养，或直接混合打印方式形成三维胰岛组织样结构。

一种人造胰岛组织，其由生物相容性支架材料、胰岛细胞通过3D生物打印方式制成。

在本发明的技术方案中，通过3D生物打印方式为：

将生物相容性支架材料通过3D生物打印制成生物相容性支架，再将含胰岛细胞的混合培养液注入生物相容性支架上；或者

生物相容性支架材料与含胰岛细胞的混合培养液进行混合，通过3D生物打印制成人造胰岛组织。

在本发明的技术方案，混合培养液是用于培养胰岛细胞的流动性液体；

优选地，混合培养液中包含动物血清和抗生素，更优选地，所述的动物血清选自RPMI1640、FBS。

在本发明的技术方案中，生物相容性支架材料选用明胶、胶原蛋白、海藻酸钠、琼脂糖、基质胶、透明质酸、壳聚糖、葡聚糖中的一种或者几种任意组合；优选地，所述胶原蛋白选自成纤维胶原，更优选为I型胶原蛋白、II型胶原蛋白、III型胶原蛋白、XI型胶原蛋白、XXIV型胶原蛋白、XXVII型胶原蛋白中的一种或者几种任意组合。

在本发明的技术方案中，通过3D生物打印制成人造胰岛组织上具有空隙，空隙的直径不超过1.5mm，更优选不超过1mm。

本发明另一个方面提供了人造胰岛组织的制备方法，其包括以下步骤：

1)制备生物相容性支架材料，

2)制备混合培养液；

3)分离胰岛细胞，并以混合培养液分别进行培养；

4)将生物相容性支架材料通过3D生物打印制成生物相容性支架，再将含胰岛细胞的混合培养液注入生物相容性支架上；或者

4)生物相容性支架材料与含胰岛细胞的混合培养液进行混合，通过3D生物打印制成人造胰岛组织。

在本发明的技术方案中，人造胰岛组织的制备方法还可以包括步骤5)，将制备得到的人造胰岛组织在混合培养液中进行培养。