本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠及應(yīng)用，進行有關(guān)腫瘤學(xué)的基礎(chǔ)研究和抗腫瘤藥物篩選的應(yīng)用。應(yīng)用聚甲基乙烯基醚馬來酸酐水解產(chǎn)物甲基乙烯基醚馬來酸共聚物和交聯(lián)劑聚乙二醇進行交聯(lián)反應(yīng)，制得可適合用作多種腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)基質(zhì)的水凝膠。通過對比市售的商品化BME膠和CollagenI膠，研究在細(xì)胞粘附度、細(xì)胞生長曲線，對與腫瘤細(xì)胞的遷移和侵襲、抗腫瘤藥物耐藥實驗等方面差異度，確定該種水凝膠可模擬體內(nèi)環(huán)境，支持細(xì)胞在此培養(yǎng)基中三維生長，為腫瘤分子生物學(xué)特性和藥物篩選等研究提供細(xì)胞三維培養(yǎng)模型。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及醫(yī)用材料制備領(lǐng)域，具體涉及可應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠在腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的應(yīng)用和抗腫瘤藥物的高通量篩選模型的建立。
技術(shù)介紹
人體內(nèi)組織為三維(Three- dimensional, 3D)結(jié)構(gòu),但是在人體組織結(jié)構(gòu)、功能、病理研究時卻往往依賴體外的二維(two-dimensional，2D)培養(yǎng)和動物模型。利用普通2D細(xì)胞培養(yǎng)來研究腫瘤發(fā)生發(fā)展機制與真實體內(nèi)的環(huán)境有很大的不同，如細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)間相互作用、細(xì)胞分化等(見Nelson C. M. , Mina J. Bissell. Of extracellularmatrix, scaffolds， and signaling: tissue architecture regulates development,homeostasis，and cancer · Annu. Rev. Cell Dev. Biol，2006，22 :287 - 309. ) 由于動物模型與人體存在種屬差異，不能很好的重復(fù)人體特征，如人類腫瘤生長轉(zhuǎn)移、藥物治·療反應(yīng)、免疫反應(yīng)和腫瘤干細(xì)胞(TSCs)分化等。3D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)簡單易操作，能夠模擬體內(nèi)環(huán)境特征等優(yōu)勢。應(yīng)用3D培養(yǎng)技術(shù)，則可以形成腫瘤模型并觀察藥物作用，研究腫瘤對化療或放療等的耐受性，觀察腫瘤生物學(xué)行為如轉(zhuǎn)移和浸潤等，觀察細(xì)胞間相互作用和研究腫瘤血管生成和血管擬態(tài)。3D培養(yǎng)基因能模擬體內(nèi)的腫瘤組織因缺乏氧和營養(yǎng)造成的組織中心壞死及與胞外基質(zhì)的相互作用微環(huán)境，從而能客觀地反映對腫瘤組織誘導(dǎo)血管增生和對化療藥物產(chǎn)生耐藥的現(xiàn)象，而普通2D培養(yǎng)無法模擬(見Kevin 0. Hicks, FrederikB. Pruijn, Timothy ff. Secomb et al. Use of three-dimensional tissue cultures tomodel extravascular transport and predict in vivo activity of hypoxia-targetedanticancer drugs · J. Natl. Cancer Inst, 2006,98 :1118 - 1128.)。正因為如此，三維細(xì)胞培養(yǎng)將成為極具吸引力的抗腫瘤藥物的評價方法。目前的三維培養(yǎng)技術(shù)包括自發(fā)性細(xì)胞聚集、基質(zhì)覆蓋培養(yǎng)、旋轉(zhuǎn)燒瓶培養(yǎng)、微載體培養(yǎng)、預(yù)置支架培養(yǎng)和旋轉(zhuǎn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)等。其中預(yù)置支架(或基質(zhì))培養(yǎng)操作相對簡單，易于實現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的三維生長，但關(guān)鍵技術(shù)在于選擇合適的培養(yǎng)基質(zhì)材料。目前所用于抗腫瘤藥物的三維細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)主要來源于動物性凝膠，如膠原蛋白I、明膠或提取細(xì)胞外基質(zhì)(Extracellular matrix, ECM)。由于動物性凝膠內(nèi)含有很多不確定組份及其批次間的組份差異，影響了藥物評價結(jié)果的準(zhǔn)確性和客觀性；另外一方面，動物性凝膠價格昂貴，限制了其廣泛的應(yīng)用。聚甲基乙烯基醚(poly methyl vinyl ether, PMVE)是無毒安全的熱敏性材料，其低臨界共溶溫度(LCST)在37°C左右，比常用的熱敏性聚合物聚N-異丙基丙烯酰胺(PINPAAM)的LCST (約32°C )更接近人體溫度(約37°C )。而甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物(PMVE-alt-MAH)是另一類對人體和動物無毒無害的高分子材料，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性優(yōu)點，兼有親水和疏水的獨特性能，在現(xiàn)代工業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。甲基乙烯基醚/馬來酸酐共聚物的水解產(chǎn)物，甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物(PMVE-alt-MA)，經(jīng)α-甲氧基-ω-氨基-聚乙二醇(MeO-PEG-NH2)修飾后，對細(xì)胞顯示良好的活性。聚乳酸乙醇酸(PLGA)，聚ε -己內(nèi)酯乳酸(PCLA)，聚乙二醇(PEG)都是已經(jīng)被證明具有良好生物相容性的合成聚合物，已經(jīng)作為微纖維支架進行細(xì)胞的三維培養(yǎng)。右旋糖酐(Dextran)在化學(xué)結(jié)構(gòu)上類似于細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)組份之一的糖胺聚糖,是具有高分子量和親水性多糖，含有豐富的懸掛的羥基可供化學(xué)修飾。而RGD (Arg-Gly-Asp)多肽能夠很好地促進腫瘤細(xì)胞的黏附和生長。
技術(shù)實現(xiàn)思路
技術(shù)問題本專利技術(shù)的目的在于提供了一種用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠及其應(yīng)用，可應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠在腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的應(yīng)用和抗腫瘤藥物的高通量篩選模型的建立。技術(shù)方案本專利技術(shù)的用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠采用甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物和交聯(lián)劑進行交聯(lián)反應(yīng)，通過調(diào)整甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物中羧基和交聯(lián)劑中羥基的比例，獲得不同交聯(lián)密度的凝膠，交聯(lián)后凝膠中多余的羧基再用聚乙二醇單甲醚進行酯化，最后將獲得的凝膠配成O. lwt%-10wt%之間的水凝膠分散體系。所述的交聯(lián)劑為聚乙二醇PEG，分子量范圍1000 1000000。所述的交聯(lián)反應(yīng)指甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物和交聯(lián)劑之間的反應(yīng)，也就是說甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物中的羧基-COOH和交聯(lián)劑中的羥基-OH之間的反應(yīng)；甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物中的羧基-COOH和交聯(lián)劑中的羥基-OH的摩爾比為100:1 500:1。本專利技術(shù)的用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠在腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)中的應(yīng)用。本專利技術(shù)的用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠在藥物篩選中的應(yīng)用。有益效果 I.以聚甲基乙烯基醚馬來酸共聚物和聚乙二醇，聚乳酸乙醇酸-聚乙二醇-聚乳酸乙醇酸、聚ε-己內(nèi)酯乳酸-聚乙二醇-聚ε_己內(nèi)酯乳酸，或右旋糖酐等與甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物進行交聯(lián)獲得水凝膠，用于細(xì)胞三維培養(yǎng)，增加了目前細(xì)胞三維培養(yǎng)材料的類型。2.提供了一種新型的水凝膠材料，此種新型材料能夠廣泛的應(yīng)用于細(xì)胞及生物工程，抗腫瘤藥物篩選等領(lǐng)域。與現(xiàn)有的生物來源的細(xì)胞三維培養(yǎng)材料相比，本專利技術(shù)所述水凝膠成本更低、生產(chǎn)批次間質(zhì)量差異小，具有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。3.提供一種全新腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)體系的抗腫瘤藥物篩選模型，由于成本較低，生產(chǎn)批次間質(zhì)量差異小，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥領(lǐng)域抗腫瘤藥物的高通量篩選。附圖說明圖I是人卵巢癌細(xì)胞Η08910和SK0V3經(jīng)過本專利技術(shù)所述的水凝膠材料培養(yǎng)形成三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)。圖中A-C為Η08910細(xì)胞在ΤΖ029材料中經(jīng)過5、10、15天培養(yǎng)后形成三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)的情況；圖中D-F為SK0V3細(xì)胞在ΤΖ029材料中經(jīng)過5、10、15天培養(yǎng)后形成三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)的情況(放大倍數(shù)Χ100;標(biāo)尺長度100 ym) 圖2是人多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞RPMI8226-JJN3在本專利技術(shù)所述的水凝膠材料中第1_20天生長曲線圖。圖3是人卵巢癌細(xì)胞SK0V3在本專利技術(shù)所述的水凝膠材料中第1-20天生長曲線圖。圖4是人卵巢癌細(xì)胞Η08910和SK0V3在本專利技術(shù)所述的水凝膠材料中的細(xì)胞粘附實驗結(jié)果統(tǒng)計圖。圖5是多種三維培養(yǎng)材料對人卵巢癌H08910和SK0V3細(xì)胞遷移和侵襲能力的影響實驗結(jié)果統(tǒng)計圖。圖6是人卵巢癌H08910細(xì)胞在TZ029材料三維培養(yǎng)模型對順鉬、卡鉬、5FU與二維培養(yǎng)模型耐藥的對照試驗。順鉬(IC50濃度329 μ M/L)、5FU (IC50濃度為35. 39 μ M/L)和卡鉬(IC5tl濃度為33. 58 μΜ/L)。具體實施例方式本專利技術(shù)的用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠命名為TZ028本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于腫瘤細(xì)胞三維培養(yǎng)的水凝膠，其特征在于：采用甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物和交聯(lián)劑進行交聯(lián)反應(yīng)，通過調(diào)整甲基乙烯基醚/馬來酸共聚物中羧基和交聯(lián)劑中羥基的比例，獲得不同交聯(lián)密度的凝膠，交聯(lián)后凝膠中多余的羧基再用聚乙二醇單甲醚進行酯化，最后將獲得的凝膠配成0.1wt%?10wt%之間的水凝膠分散體系。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：竇駿，陳峻崧，張?zhí)熘?/a>，朱長皓，顧寧，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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