[发明专利]一种用于体外细胞培养的纤维膜

说明书

本发明公开了一种用于体外细胞培养的纤维膜及其制备方法，所述纤维膜具有蛋白纳米纤维堆叠形成的疏松结构，其中，所述蛋白包括结构蛋白和/或其衍生物，所述疏松结构内部具有适于营养物质渗透和代谢产物交换的、相互贯通的间隙。蛋白纳米纤维的直径在纤维膜中可呈现连续变化趋势，沿纤维膜厚度方向呈梯度变化趋势。本发明的纤维膜的疏松结构为细胞生长提供了三维结构，有利于细胞的攀附生长，使细胞在培养过程中不易发生贴壁困难或脱落等情况避免接触抑制产生细胞凋亡，同时还具有良好的生物相容性。

技术领域

本发明涉及一种用于体外细胞培养的生物材料，具体而言，本发明涉及一种用于体外细胞培养的纳米纤维膜。

背景技术

体外培养活细胞的物理环境影响了培养得到的细胞的增殖能力、代谢能力和分化能力等等。活细胞具有详细的表达谱系并表达不同的表现型和物理状态，其对培养基质具有非常灵敏的反应活性。生物工程师和生命科学家普遍认为，在很多情况下，二维平面结构的培养基质不适于细胞的生长，具体而言，在二维平面结构中进行细胞培养会使细胞逐渐丧失原有的性状；其不利于细胞间、细胞与细胞外基质间的交互作用；而且，在二维平面结构中，细胞在增殖至一定密度后会出现接触抑制，引起细胞的凋亡。

常用的细胞培养瓶、细胞培养皿、细胞培养板等其表面涂覆了聚苯乙烯或聚乙烯高分子材料，这样的细胞培养容器生物相容性较差，不利于细胞粘附。为了改善生物相容性，在传统的细胞培养瓶、细胞培养皿、细胞培养板等的表面上也采用胶原蛋白、聚赖氨酸等生物相容性好的材料进行涂覆，但是，这仍然仅提供了二维平面结构的培养基质，无法解决二维平面结构中进行细胞培养所存在的问题，即细胞增殖至一定密度后会出现接触抑制，导致细胞的凋亡。此外，简单的物理涂覆会造成涂覆不均匀的问题，而等离子喷涂技术或化学交联、接枝等表面改性方法的工艺较为复杂且成本非常高。

此外，现有技术中还采用细胞培养支架，其材料主要包括：天然细胞外基质支架(脱细胞基质)、天然材料支架、合成材料支架，脱细胞基质材料取材受限，且有免疫原的风险，合成材料(例如：PLA)的生物活性相对较差，降解速度慢。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明一方面提供一种用于体外细胞培养的纤维膜，其为细胞的生长提供了有利于细胞攀附和便于细胞培养过程中营养物质的渗透和代谢产物的交换的三维结构。

本发明的用于体外细胞培养的纤维膜具有蛋白纳米纤维堆叠形成的疏松结构，其中，所述蛋白包括结构蛋白和/或其衍生物，所述疏松结构内部具有适于营养物质渗透和代谢产物交换的相互贯通的间隙。

在本发明的一些实施方式中，所述蛋白纳米纤维的直径在纤维膜中呈现连续变化趋势，沿纤维膜厚度方向呈梯度变化趋势，其中，所述蛋白纤维的直径梯度变化范围为100nm至1000nm。

在本发明的一些实施方式中，所述蛋白纤维堆叠形成的疏松结构中，蛋白纤维的取向是非定向的，各纤维的排布取向各异。

在本发明的一些实施方式中，所述蛋白纤维的直径沿着纤维膜的厚度方向呈现渐变趋势，即形成纤维直径梯度，例如呈逐渐增大趋势或逐渐减小趋势，其直径梯度变化范围为400nm至800nm。

在本发明所述的纳米纤维膜中，纤维直径减小，则纤维堆叠形成的疏松结构中的间隙随之减小，将纤维膜表面的间隙控制在小于细胞直径，可阻止细胞长出纤维膜，同时又不影响营养物质的传递。

在本发明的一些实施方式中，所述蛋白为下列物质中的一种或多种：胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白多糖、明胶以及它们的衍生物。本发明选择结构蛋白及其衍生物作为纤维原料，可以提供细胞识别的RGD序列位点，与多种整合素特异性结合，有效促进细胞对纤维膜的粘附；同时，该结构蛋白及其衍生物的化学结构中还具有供交联剂反应的基团，便于纤维制备。

在本发明的一些实施方式中，所述纤维膜的厚度为0.1mm至0.4mm。

在本发明的一些实施方式中，所述蛋白纤维采用静电纺丝工艺制成。