[发明专利]用于细胞培养的可溶性泡沫支架及其制造方法

说明书

本文提供了用于细胞培养的可溶性泡沫支架。所述可溶性泡沫支架包括离子移变交联的聚半乳糖醛酸化合物，其选自以下中的至少一种：果胶酸；部分酯化的果胶酸，部分酰胺化的果胶酸及其盐，以及包括至少一种具有表面活性的第一水溶性聚合物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月21日提交的系列号为62/589,238的美国临时申请以及2018年2月19日提交的系列号为62/632,178的美国临时申请的优先权权益，本文以所述申请的内容为基础并将其全文纳入本文，如同在下文完整阐述。

技术领域

本公开一般涉及可溶性细胞培养材料。具体地，本公开涉及用于细胞培养的可溶性泡沫支架以及制造所述可溶性泡沫支架的方法。

背景技术

体外研究对于药物发现过程以及潜在的新疗法的开发是重要的。然而，在二维(2D)培养基材上进行的传统体外细胞培养不能够模拟体内环境。由于在体内环境中的几乎所有细胞均被其他细胞和细胞外基质(ECM)以三维(3D)方式包围，因此2D细胞培养不足以模拟细胞的天然3D环境。2D培养中的细胞被迫使粘附于刚性表面并且在几何上受限，从而采取扁平形貌，这改变了在细胞内信号转导时重要的细胞骨架调节，结果可影响细胞生长、迁移和凋亡。另外，ECM的组构对细胞分化、增殖和基因表达是重要的，而在大多数2D细胞中不存在ECM的组构。2D培养的这些限制常导致体外的生物学响应明显不同于体内观察到的生物学响应。

目前，在药物发现中，筛选化合物的标准程序从基于2D细胞培养的测试开始，之后是动物模型测试，接着是临床试验。根据公开的可用数据，仅约10％的化合物成功地通过临床开发。许多药物在临床试验期间失败(尤其是在III期临床期间，而这是临床开发的最昂贵阶段)，这主要是因为缺少临床功效和/或具有不可接受的毒性。这些失败情况中的一部分归因于从2D培养测试收集到的数据，其中，由其非天然微环境，对药物的细胞应答发生了改变。由于与药物发现相关的高成本，因此需要提高在药物发现过程中尽早排除无效和/或不可接受的有毒化合物的能力。目前正在考虑可更真实地模拟体内细胞行为并对体内测试提供更可预测性结果的基于体外细胞的系统。

最近的研究提示，与2D培养不同，3D细胞培养更准确地代表了细胞在体内所经历的环境，并且已经证明，3D培养中的细胞应答比2D培养中的细胞应答更加近似于体内行为。3D培养的额外维度被认为是导致细胞应答差异的原因，因为其不仅影响参与同周围细胞相互作用的细胞表面受体的空间组织，而且还诱导对细胞的物理约束。3D培养中的这些空间和物理形态被认为影响从细胞外到细胞内的信号转导，并最终影响基因表达和细胞行为。

3D培养的益处已经影响了模拟细胞的天然3D环境的细胞培养技术的发展。一些生物反应器包括形成固定或填充床的静止填充材料形式的载体，以用于促进细胞粘附和生长。固定床的填充材料的布置影响局部流体、热和质量运输，并且通常非常致密以在给定空间中使细胞培养最大化。另一种3D细胞培养技术是多孔3D基质或支架，其促进孔内以及基质的其他内部空间中的被培养细胞的生长和增殖。

在上述每种技术中，蛋白酶处理可以用于收获细胞。然而，常用的收获程序(例如蛋白酶处理)使细胞经受可能损伤细胞结构和功能的苛刻条件。另外，单独的蛋白酶处理常仅造成有限量的细胞剥离。对于固定床材料，问题部分是由于固定床材料的致密填充性质，这使得更加难以使蛋白酶剂循环通过固定床并增加收获的细胞的产率。类似地，可能难以使蛋白酶剂循环通过3D基质的内部空间，这进而使得在收获过程期间难以移出细胞。由培养的细胞分泌的细胞外大分子的存在使这一困难变复杂，所述细胞外大分子用于将细胞粘附于固定床材料的表面或基质的表面。

替代性地或与蛋白酶处理结合，已经开发了用于收获细胞的方法和系统，其施加机械力来从固定床材料或3D基质释放培养的细胞。例如，可以晃动或振荡固定床材料或3D基质，或者包括固定床材料或3D基质的更大系统，以释放培养的细胞。机械力的施加也可能对培养的细胞造成物理损伤，进而降低细胞培养产率。

发明内容