[发明专利]一种基于水凝胶包裹单细胞的方法及产品和在制备通用型红细胞中的应用

说明书

本发明公开了一种基于水凝胶包裹单细胞的方法及产品和在制备通用型红细胞中的应用；该方法包括：(1)合成化合物I；(2)以化合物I和辣根过氧化物酶为原料，经酰胺化反应，得到化合物II；(3)取细胞悬液，向其中加入化合物II，进行反应，反应完成后，分离得到表面锚定有化合物II的细胞体系；(4)向细胞体系中加入盐酸酪胺‑聚唾液酸溶液和双氧水溶液，经酰胺化反应后，分离得到表面被水凝胶包裹的单细胞。本发明方法能够在单个细胞的外周有效包裹水凝胶，实现单细胞的包裹，从而构建一种水凝胶包裹的红细胞体系，用于制备通用型红细胞。

技术领域

本发明涉及细胞界面工程技术领域，尤其涉及一种基于水凝胶包裹单细胞的方法及产品和在制备通用型红细胞中的应用。

背景技术

细胞界面工程是利用细胞表面的各种特性，以生物、化学或物理学方法进行特定修饰、控制、功能化或者改变生物细胞的表面特征，从而改造细胞相应行为和功能的工程技术。

利用细胞界面工程的方法，可以将各种高分子聚合物或者纳米材料在各类细胞表面进行反应组装和包裹。目前已成功实现包裹的生物体有病毒、细菌、真菌、低等植物细胞、动物细胞、甚至多细胞生物。经材料的表面组装包裹后，生物体的表面活性、生物功能及对环境的适应性均发生了有益的改变。

单细胞包裹在许多微生物细胞上已经成功的得以实现，但其极端的反应条件不适合在哺乳动物细胞上进行应用，考虑到包裹后细胞的活性维持，一般采用水凝胶类的生物相容性材料，以及温和的成胶条件，可以实现哺乳动物细胞的单细胞包裹。

目前，研究比较多的主要有两类方法，即物理法和化学法。物理法一般是采用微加工成型技术如微滴形成技术，微流控技术，微模板技术，同轴流电喷射技术等，直接形成包裹有单个细胞的水凝胶微球。化学法则是利用细胞表面丰富的活性基团或通过可插入细胞膜的连接分子在细胞表面引入可反应的其他分子，进行细胞表面的原位成胶反应，形成单个细胞的水凝胶包裹。

临床输血时，若供血者与受血者的血型不匹配，就会发生溶血性输血反应，严重情况下会导致受血者死亡。为满足世界范围内临床输血的需求，每年全世界收集约8500万单位红细胞(RBC)，仅美国每年用于临床治疗的RBC就达1500万单位。中国每年的用血量达700万单位，并呈现逐年增加的趋势。因此，足量匹配可用血成为临床输血问题解决的关键。但在临床输血中，血型交叉配不匹配依然是输血医学中亟待解决的问题。

为保证血液的来源及安全性，我国于1998年建立了无偿献血机制。虽然无偿献血量在逐年增加，但仍供不应求。据调查，义务献血者大部分为学生，每年寒暑假献血量就急剧下降，导致了血液储存的季节性波动。全血仅可保存42天，供血问题仍是临床输血面临的一大难题，尤其是稀有血型的供血。在亚洲人种中，RhD(-)血型人群比例仅占0.3％～0.4％。欧美人RhD(-)血型人群比例则在15％左右，而我国汉族人RhD(-)血型人群比例低于0.3％。Rh血型不合可引起溶血性输血反应和新生儿溶血病(HDN)，由于RhD(-)血型人群比例小，当这些人因外伤、手术等需要输血时，血源就成了一个大难题。若不能及时找到合适的供血者，受血者生命将受到严重威胁。例如RhD(-)血型妇女分娩时出现羊水栓塞大出血，或者战场上失血过多的RhD(-)血型伤员等。因此，不分血型的通用型红细胞为解决由交叉配血不合以及稀有血型的血源紧张问题提供了极好的思路。

现有的制备不分血型的通用型红细胞的方法如下：

(1)采用特异性酶处理，切割A或者B型红细胞表面起免疫决定作用的糖基链，转变为O型红细胞；

(2)通过交联或者静电自组装聚乙二醇(PEG)分子，对红细胞表面进行修饰，阻碍血液中抗体与红细胞表面抗原之间相互作用；

(3)利用取自RhD(-)供体人群的造血干细胞、或皮肤等成体组织细胞，通过基因工程手段获取诱导多能干细胞，体外分化生成RhD(-)红细胞。