[发明专利]一种基于细菌纤维素复合凝胶材料构建体外肠道模型的方法

说明书

本发明公开了一种基于细菌纤维素复合凝胶材料构建体外肠道模型的方法。细菌纤维素、明胶和糖溶液经过共混，冷冻干燥得到复合凝胶，高温热处理，制备出具有高稳定特性的细菌纤维素复合凝胶；以细菌纤维素复合凝胶的薄片为肠道细胞的载体材料，经过体外培养，获得具有肠道组织相关生理功能的体外肠道模型。肠道细胞体外培养使用的载体材料绿色天然，无毒无害，可耐受长时间的体外细胞培养，制备工艺简单，经济环保。所构建的体外肠道模型在药物筛选、营养吸收评估、肠道菌群互作以及组织工程领域等方面具有广泛的应用。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种基于细菌纤维素复合凝胶材料构建体外肠道模型的方法。

背景技术

肠道在营养吸收、药物利用、与肠道菌群互作等方面发挥着至关重要的作用。体外肠道模型的构建可为医药学、食品营养学、生物学等领域的基础研究和应用研究提供便捷准确的体外分析途径。目前，主要采用的是基于Caco-2等肠道癌细胞的2D体外肠道模型和基于原代肠道细胞的3D类器官体外肠道模型。前者操作简便，但癌细胞本质使该体外肠道模型的生物功能与正常肠道组织有较大差别；后者表达的生物性状与正常肠道组织接近，但封闭的囊形结构使得应用阶段的操作变得复杂。因此，开发新型的体外肠道模型，使之既为2D的体外肠道模型，具有便捷的可操作性，又具备正常肠道组织的分化特性，已成为一个亟需解决的现状。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于细菌纤维素复合凝胶材料构建体外肠道模型的方法，将细菌纤维素/明胶复合材料经过高温热处理，制备出具有高稳定特性的细菌纤维素/明胶复合凝胶，体外培养肠道细胞形成完整的肠道细胞层，获得具有正常肠道组织相关生理功能的体外肠道模型。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一方面提供了一种基于细菌纤维素复合凝胶材料构建体外肠道模型的方法，其包括如下步骤：细菌纤维素、明胶和糖经过溶解、共混、冷冻干燥和热处理，制备出复合凝胶；以复合凝胶为载体材料，体外培养肠道细胞形成完整的肠道细胞层，获得具有肠道组织相关生理功能的体外肠道模型。

作为本发明的优选方案，所述的细菌纤维素、明胶和糖经过溶解、共混、冷冻干燥和热处理，制备出复合凝胶，具体为：细菌纤维素在水中分散均匀；将明胶加入到细菌纤维素分散均匀的水溶液中，充分溶解；最后，将糖加入到细菌纤维素和明胶的混合溶液中，充分溶解，得到复合凝胶的制备溶液；将制备溶液转移至容器中，低温冷冻；冷冻后的样品经过真空冷冻干燥，制备得到细菌纤维素的复合凝胶；冷冻干燥的复合凝胶在高温环境中处理，得到最终的复合凝胶。

优选的，细菌纤维素在水分散可以采用超声分散、均质分散、搅拌分散等辅助方法，冷冻温度可选择常规的-20℃、-80℃、-196℃；高温环境中处理的温度为120～200℃，处理时间为0.5～4小时。

优选的，所述的糖为具有多羟基结构的水溶性糖类。更为优选的，所述的糖为单糖、二糖或多糖，单糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖等中的一种或多种，二糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等中的一种或多种，多糖包括可以水解后能生成多个单糖的淀粉、纤维素或低聚糖等。所述的低聚糖包括葡聚糖、低聚果糖、魔芋寡糖、菊粉等。

作为本发明的优选方案，细菌纤维素、明胶和糖溶解在溶剂水中分散和共混，细菌纤维素在水溶液中的浓度为1g/L～20g/L，明胶在水溶液中的浓度为1g/L～20g/L，糖在水溶液中的浓度为0.1g/L～6g/L。

作为本发明的优选方案，所使用的细菌纤维素包括来自各种微生物合成的细菌纤维素，去可以为未改性的细菌纤维素，或经过物理法、化学法和/或生物法处理的改性细菌纤维素。