一种基于分步凝胶化原理的三维细胞组装方法

摘要

本发明公开一种基于分步凝胶化原理的三维细胞组装成形方法，该方法将物理与化学凝胶化分步执行，第一步将温敏和离子浓度敏感的生物可降解材料制备成水溶液，灭菌备用；选定一种或多种细胞，分别与灭菌的溶胶混合均匀，制备成细胞-材料共混物，置于无菌4℃～10℃环境下预凝胶化；在CAD模型的直接驱动下，将制备的共混物分别通过不同的喷头挤压/喷射，形成细胞-材料微流/微滴单元，在温控成形环境下堆积成具有一定结构的组织器官雏形；第二步在相应的离子交联触发条件下，将这一雏形进一步凝胶化。本发明基于离散/堆积成形方法及分步凝胶化原理，能够实现含有一种或多种细胞的三维结构体的成形及其体外长期稳定培养。

主权项

一种基于分步凝胶化原理的三维细胞组装方法，其特征在于该方法按如下步骤进行：1)将温度敏感和一种或多种离子浓度敏感的生物可降解材料制备成水溶液，浓度为20～100g/L，其中温度敏感与离子浓度敏感的生物可降解材料的质量比为1∶0.5～1，将所述溶液灭菌备用；2)定一种或多种细胞，分别与灭菌的溶液混合均匀，制备成细胞‑材料溶液的混合物并装入不同的料腔中；置于无菌4℃～10℃环境下5min～20min预凝胶化，具体凝胶化时间由材料的浓度决定；3)根据预先设计的CAD结构模型，在计算机控制下，将所述的各个细胞‑材料凝胶的料腔装载在成形设备上并配以相应的喷头，通过挤压/喷射形成离散的微滴或连续的微流状细胞‑材料微组装单元，在成形平台的同步运动下逐点逐层堆积成与预设计一致的结构体；4)在堆积成形的过程中，细胞‑材料单元在有温控的成形环境下，保持凝胶状态，故此过程堆积形成的结构体是一个亚稳态结构，结构体的强度会敏感温度；5)将堆积成形的亚稳态结构体在离子触发条件下先进行一定程度的离子交联，缓冲液冲洗，再在终交联剂中交联并缓冲液冲洗，最终形成长期稳定培养的结构体。