[发明专利]对在包含纳米原纤纤维素的水凝胶中的细胞进行冷冻干燥的方法以及在包含纳米原纤纤维素的气凝胶中的冷冻干燥的细胞

说明书

本公开提供一种用于对在含有纳米原纤纤维素的水凝胶中的细胞进行冷冻干燥的方法，所述方法包括：提供含有纳米原纤纤维素的水凝胶，提供细胞，将细胞与含有纳米原纤纤维素的水凝胶合并以形成细胞体系，并且对细胞体系进行冷冻干燥以获得在含有纳米原纤纤维素中的干燥细胞。本公开还提供冷冻干燥的包含纳米原纤纤维素和细胞的水凝胶。

技术领域

本发明涉及用于对细胞进行冷冻干燥的方法以及用所述方法获得的冷冻干燥的细胞。更具体地，本公开涉及对在包含纳米原纤纤维素的水凝胶中的细胞进行冷冻干燥的方法以及在包含纳米原纤纤维素的气凝胶中的冷冻干燥的细胞。

背景

根据目前的知识，复杂或大型哺乳动物细胞的冷冻干燥会对细胞造成不可逆的损害，并且冷冻干燥的细胞在干燥时往往会失去其三维形状。因此，需要找到一种方法，该方法可用于对这些细胞进行冷冻干燥，并且可以在冷冻期间保护细胞。

所获得的干燥产品应该是干燥的，活性的，贮存稳定的，干净和无菌的，伦理上可接受的，药学上精良的，易溶并且易于重建，并且该方法应该是经济上可行的。

发明内容

纳米原纤纤维素是指从纤维素原料中得到的分离的纤维素原纤或原纤束。纳米原纤纤维素是基于自然界中丰富的天然聚合物。纳米原纤纤维素具有在水中形成粘性水凝胶的能力。

纳米原纤纤维素生产技术是基于浆料纤维的水性分散体的研磨。纳米原纤纤维素在分散体中的浓度通常极低，一般约0.3-5％。在研磨或均质化过程后，得到的纳米原纤纤维素材料是稀释的粘弹性水凝胶。

由于其纳米级结构，纳米原纤纤维素具有独特的性质，其能够实现常规纤维素不能提供的功能。发现细胞(尤其是真核细胞)可以在三维培养物中的纳米原纤纤维素基质中生长，其中，细胞可以生长为球状体。该细胞培养物是有效的，因为3D培养物中的细胞可以易于彼此相互相连(communicate)并形成组织样集落。这不能通过使用传统的2D培养物实现。

然而，由于纳米级结构，纳米原纤纤维素也是一种有挑战性的材料。例如，纳米原纤纤维素可能难以进行脱水或处理。此外，在脱水后，通常难以使得干燥的材料再水化或再凝胶化(regel)，以获得具有与脱水或干燥前的原始纳米原纤纤维素相同性质的材料。特别具有挑战性的脱水过程是冷冻干燥。

在本申请中，公开了如何使用纳米原纤纤维素水凝胶作为用于对细胞(例如哺乳动物细胞)进行冷冻干燥的冻干保护基质。这样的纳米原纤纤维素(NFC)水凝胶如何进行冷冻干燥然后再水化而流变性或扩散性没有损失已是一个问题。例如，NFC的干燥促进了相邻NFC纳米纤维之间的不可逆氢键合，其称为角质化(hornification)。然而，当纳米原纤纤维素水凝胶中的细胞冷冻干燥时，发现水凝胶本身提供了冻干保护性质。当即使用海藻糖对2D培养物进行冻干保护时，细胞也不能存活。还发现在冷冻和冻干过程中，可以使用特定的辅助剂来进一步保护水凝胶和细胞。

一个实施方式提供了对在包含纳米原纤纤维素的水凝胶中的细胞进行冷冻干燥的方法，所述方法包括：

-提供包含纳米原纤纤维素的水凝胶，

-提供细胞，

使细胞与含有纳米原纤纤维素的水凝胶合并以形成细胞体系，以及

-对细胞体系进行冷冻干燥以获得在包含纳米原纤纤维素的气凝胶中的干燥细胞。

一个实施方式提供了对在包含纳米原纤纤维素的水凝胶中的胞外囊泡进行冷冻干燥的方法，所述方法包括：

-提供包含纳米原纤纤维素的水凝胶，

-提供胞外囊泡，

-使囊泡与含有纳米原纤纤维素的水凝胶合并以形成囊泡体系，以及

-对囊泡体系进行冷冻干燥以获得在包含纳米原纤纤维素的气凝胶中的干燥的胞外囊泡。