模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法、模拟血管壁

专利2026-01-02  12


本申请涉及生物组织工程,具体而言,涉及一种模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法、模拟血管壁。


背景技术:

1、根据《中国心血管健康与疾病报告2022》,心脑血管病已成为我国城乡居民死亡的首要原因,而血管壁本身的病变与心脑血管病的发生密不可分。生理情况下,血管壁可分为三层:由单层内皮细胞和基底膜组成的内膜、由平滑肌细胞和细胞外基质组成赋予血管弹性的中膜、以及疏松结缔组织组成的外膜。在不同的血管疾病中,血管发生的病变也不尽相同,例如:动脉粥样硬化中,往往有血管壁的硬化、增厚和血管狭窄;而动脉瘤往往能观察到血管壁结构缺失、变薄和血管向外膨出。为了更好研究心脑血管病中血管结构如何发生变化,以及进一步研究导致血管病变的力学生物学机制,血管体外模型不可或缺。

2、心脑血管体外模型最常用的细胞培养技术,被广泛用于对疾病发病机制的研究和药物有效性的验证。然而,单纯培养一种细胞无法体现体内环境中不同种类细胞之间、细胞与细胞外基质之间的相互作用。因此将血管内皮细胞(vecs)和血管平滑肌细胞(vsmcs)进行共培养,被广泛用于构建血管体外模型中。

3、基于此,本申请提供一种模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法、模拟血管壁。


技术实现思路

1、本申请提供了一种模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法、模拟血管壁,其能够成功模拟血管壁的组织结构,且具有较好的弹性。

2、本申请是这样实现的:

3、第一方面,本申请提供一种模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其包括以下步骤:

4、在聚异戊二烯薄膜的表面形成第一层多孔水凝胶,第一层多孔水凝胶中具有血管平滑肌细胞,第一层多孔水凝胶的孔径为30~50μm;在第一层多孔水凝胶的表面形成第二层多孔水凝胶,第二层多孔水凝胶的孔径小于或等于10μm;在第二层多孔水凝胶的表面铺种上血管内皮细胞。

5、可选地,所述第二层多孔水凝胶的孔径为5~9μm。

6、在一种可能的实施方案中,对聚异戊二烯薄膜进行处理后,再在聚异戊二烯薄膜的表面形成第一层多孔水凝胶,其中,对聚异戊二烯薄膜进行处理的步骤包括:将聚异戊二烯薄膜进行清洗、消毒、杀菌后用氧等离子体处理聚异戊二烯薄膜;可选地,氧等离子体处理的时间为1~5min。

7、在一种可能的实施方案中,在聚异戊二烯薄膜的表面形成第一层多孔水凝胶的步骤包括:将聚环氧乙烷溶液与培养的血管平滑肌细胞混合后,再与含有光引发剂的甲基丙烯酸化明胶溶液混合得到第一乳液,将第一乳液涂覆于聚异戊二烯薄膜的表面,利用紫外光进行照射交联固化,再将聚环氧乙烷去除,以在聚异戊二烯薄膜的表面形成第一层多孔水凝胶。

8、在一种可能的实施方案中,在聚异戊二烯薄膜的表面形成第一层多孔水凝胶的步骤中,甲基丙烯酸化明胶溶液的质量体积浓度为5~15%,聚环氧乙烷溶液的质量体积浓度为1.6%,甲基丙烯酸化明胶溶液与聚环氧乙烷溶液的体积比为0.5~2:1。

9、在一种可能的实施方案中,将聚环氧乙烷去除的步骤包括:采用pbs溶液进行清洗。

10、在一种可能的实施方案中,在第一层多孔水凝胶的表面形成第二层多孔水凝胶的步骤包括:将聚环氧乙烷溶液和甲基丙烯酸化明胶溶液混合得到第二乳液,将第二乳液滴加在第一层多孔水凝胶的表面,然后以利用紫外光进行照射交联固化,再去除聚环氧乙烷,以在第一层多孔水凝胶的表面形成第二层多孔水凝胶。

11、在一种可能的实施方案中,第二乳液中的聚环氧乙烷溶液的质量体积浓度为10~30%,聚环氧乙烷溶液的质量体积浓度为1.6%,甲基丙烯酸化明胶溶液的质量体积浓度为5~15%。

12、在一种可能的实施方案中,去除聚环氧乙烷的步骤包括:采用pbs溶液进行清洗。

13、在一种可能的实施方案中,在第二层多孔水凝胶的表面铺种上血管内皮细胞的步骤包括:在第一层多孔水凝胶的表面形成第二层多孔水凝胶得到初品,将初品置于培养基中,然后加入含有血管内皮细胞的细胞悬液进行孵育。

14、第二方面,本申请提供一种模拟血管壁,其由第一方面的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法制得。

15、本申请实施例至少具有如下有益效果:

16、本申请实施例的模拟血管的多孔水凝胶共培养方法能够制成“vecs层”-“小孔径的多孔水凝胶”-“vsmcs+大孔径的多孔水凝胶”-“弹性膜”四层结构的共培养体系,成功模拟了血管壁的组织结构,能够作为心脑血管体外模型使用,且由于聚异戊二烯薄膜作为基底膜,使得模拟的该血管壁组织结构具有较好的弹性。



技术特征:

1.一种模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,其包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,对所述聚异戊二烯薄膜进行处理后,再在所述聚异戊二烯薄膜的表面形成所述第一层多孔水凝胶,其中,对所述聚异戊二烯薄膜进行处理的步骤包括:将所述聚异戊二烯薄膜进行清洗、消毒、杀菌后用氧等离子体处理所述聚异戊二烯薄膜;可选地,所述氧等离子体处理的时间为1~5min。

3.根据权利要求1所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,在所述聚异戊二烯薄膜的表面形成所述第一层多孔水凝胶的步骤包括:将聚环氧乙烷溶液与培养的血管平滑肌细胞混合后,再与含有光引发剂的甲基丙烯酸化明胶溶液混合得到第一乳液,将所述第一乳液涂覆于所述聚异戊二烯薄膜的表面,利用紫外光进行照射交联固化,再将所述聚环氧乙烷去除,以在所述聚异戊二烯薄膜的表面形成所述第一层多孔水凝胶。

4.根据权利要求3所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,在所述聚异戊二烯薄膜的表面形成所述第一层多孔水凝胶的步骤中,所述甲基丙烯酸化明胶溶液的质量体积浓度为5~15%,所述聚环氧乙烷溶液的质量体积浓度为1.6%,所述甲基丙烯酸化明胶溶液与所述聚环氧乙烷溶液的体积比为0.5~2:1。

5.根据权利要求3所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,所述将聚环氧乙烷去除的步骤包括:采用pbs溶液进行清洗。

6.根据权利要求1~5任一项所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,在所述第一层多孔水凝胶的表面形成所述第二层多孔水凝胶的步骤包括:将聚环氧乙烷溶液和甲基丙烯酸化明胶溶液混合得到第二乳液,将所述第二乳液滴加在第一层多孔水凝胶的表面,然后以利用紫外光进行照射交联固化,再去除聚环氧乙烷,以在所述第一层多孔水凝胶的表面形成所述第二层多孔水凝胶。

7.根据权利要求6所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,所述第二乳液中的所述聚环氧乙烷溶液的质量体积浓度为10~30%,所述聚环氧乙烷溶液的质量体积浓度为1.6%,所述甲基丙烯酸化明胶溶液的质量体积浓度为5~15%。

8.根据权利要求6所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,所述去除聚环氧乙烷的步骤包括:采用pbs溶液进行清洗。

9.根据权利要求1~5任一项所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法,其特征在于,在所述第二层多孔水凝胶的表面铺种上血管内皮细胞的步骤包括:在所述第一层多孔水凝胶的表面形成第二层多孔水凝胶得到初品,将所述初品置于培养基中,然后加入含有血管内皮细胞的细胞悬液进行孵育。

10.一种模拟血管壁,其特征在于,其由权利要求1~9任一项所述的模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法制得。


技术总结
一种模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法、模拟血管壁,属于生物组织工程技术领域。模拟血管的多孔水凝胶细胞共培养方法包括以下步骤:在聚异戊二烯薄膜的表面形成第一层多孔水凝胶,第一层多孔水凝胶中具有血管平滑肌细胞,第一层多孔水凝胶的孔径为30~50μm;在第一层多孔水凝胶的表面形成第二层多孔水凝胶,第二层多孔水凝胶的孔径小于或等于10μm;在第二层多孔水凝胶的表面铺种上血管内皮细胞。其能够成功模拟血管壁的组织结构,且具有较好的弹性。

技术研发人员:应国量,沈阳,姜楠,张怀奕
受保护的技术使用者:四川大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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