[发明专利]用于形成人类神经元细胞和神经胶质细胞的功能网络的方法

权利要求书

1.一种用于形成人类神经元细胞和神经胶质细胞的功能网络的方法，包括：

将这些细胞引入到具有成分聚乙二醇(PEG)和肝素的合成水凝胶体系中，该合成水凝胶体系用于形成三维水凝胶，以及

在该合成水凝胶体系中培养这些细胞，

其中这些细胞预先已经与这些凝胶成分之一、即PEG或肝素混合并且与之一起引入到该合成水凝胶体系中，使得在形成该三维水凝胶期间这些细胞已经处于该合成水凝胶体系中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将这些人类神经元细胞与神经胶质细胞共同培养，并且这些人类神经元细胞是人类神经元干细胞和前体细胞、或者源自无限增殖的人类神经元前体细胞系、或者是由中脑获得的原代人类神经元前体细胞。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，这些人类神经元细胞是来自诱导性多功能干细胞(iPSC)的人类神经元干细胞和前体细胞或者衍生自原代人类皮层细胞。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，功能能够通过表达成熟的神经元皮层标记物、对神经递质的响应以及通过电生理学活性来描述。

5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，该合成水凝胶体系是包含多臂聚乙二醇(星形PEG)的星形PEG-肝素水凝胶体系，该水凝胶体系通过可酶裂解的肽序列来交联，由此该星形PEG-肝素水凝胶体系是可裂解的且可局部重构的。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该水凝胶的水凝胶基质通过硫醇封端的星形PEG-肽共轭物和由马来酰亚胺官能化的肝素的共价交联构成，其中该水凝胶基质的交联通过迈克尔加成来进行。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该星形PEG-肝素水凝胶体系的水凝胶基质由肝素和共价的星形PEG-肽共轭物通过自组织来非共价地构成，其中该星形PEG-肽共轭物包括两个或更多个肽的共轭物，这些共轭物耦合到聚合物链上，并且该肽序列包含重复的二肽模序(BA)_n，其中B是具有带正电的侧链的氨基酸，A是丙氨酸，并且n是5至20的数。

8.根据权利要求1至3、6和7之一所述的方法，其特征在于，该水凝胶具有通过存储模量表征的可变的机械特性。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该存储模量在300-600帕斯卡的范围内。

10.根据权利要求1至3、6、7和9之一所述的方法，其特征在于，用信号分子和/或用从细胞外基质(EZM)的蛋白质衍生的功能性肽单元来改性该PEG-肝素水凝胶体系。

11.根据权利要求1至3、6、7和9之一所述的方法，其特征在于，与人类间充质干细胞和内皮细胞一起进行该人类神经元细胞和神经胶质细胞的共同培养，该人类间充质干细胞和内皮细胞以与该人类神经元细胞和神经胶质细胞共同定位的方式存在。

12.一种人类神经元三维功能网络，其通过根据权利要求1至11之一所述的方法获得。

13.根据权利要求1至11之一所述的方法用于监测神经元网络形成的用途。

14.根据权利要求13所述的用途，用于实时监测该神经元网络的形成。

15.根据权利要求13或14所述的用途，其特征在于，对以下项进行定量分析：在该神经元网络之内的神经元细胞的细胞生长，分支的长度、数量和密度和/或连接性和/或电生理活性。

16.根据权利要求13或14所述的用途，用于对影响人脑中的神经元和/或神经元网络形成的疾病进行建模。