[发明专利]用于基底膜支架的薄膜插入

说明书

本发明公开了制备具有内体积或腔体积的基底膜构建体的组合物和方法。内体积或腔体积可以是用于液体(例如血液)或气体灌注的血管网络的形式。内部空间也可包含细胞，例如上皮细胞。还公开了包含基底膜构建体的组织和器官，及其制备方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月16日提交的美国临时申请号62/435,121、2017年10月3日提交的美国临时申请号62/567,746和2017年10月3日提交的美国临时申请号62/567,748的权益，其内容通过引用以整体并入本文。

背景技术

人体尺度的组织和器官移植物的生物工程需要产生基质，该基质为细胞驻留和履行其功能提供三维环境，并供应可灌注的血管系统以满足各自的组织代谢需求。这样的基质或支架已经使用包括光刻、立体光刻、静电纺丝、光聚合和挤出印刷等技术的技术生成。迄今为止，血管通道网络的创建一直是该方法的主要限制因素。最近，诸如使用短效油墨的多向3D印刷的技术使得能够在固体材料块内生成三维通道网络。该技术可用于产生实体组织，例如骨骼肌或软骨。

与这些例子相反，含有一种或多种上皮结构(消化，内分泌，神经，淋巴，外皮，生殖，呼吸，感觉，泌尿和循环)的组织和器官取决于能够发挥下述功能的薄基底膜的存在，所述功能例如过滤流体(肾脏，眼睛，淋巴，脑)、扩散气体(肺)、分泌和吸收电解质和其他分子(肾脏，肠，肝脏，肠道组织)、以及激素从一个腔或隔室到另一个的扩散(胰腺，垂体腺，肾上腺)。在许多情况下，该基底膜必须厚度<1um或<10um才能发挥功能(肾脏，肺)。

目前，发明人不知道存在任何技术来产生含有一个或多个由这样的基底膜衬里的三维通道网络的支架。三维增材印刷(additive printing)技术因其具有的分辨率和材料限制呈现出显著的局限，达到了阻止开发含有生理准确的血管结构的组织构建体的程度。

发明内容

在一些实施方式中，本发明解决了对含有一个或多个由基底膜衬里的三维通道网络的支架的需求，并提供了用于产生由限定厚度和组成的基底膜衬里的三维通道网络的新方法。该血管构建体可以包埋于有或没有细胞的支撑材料中，并且可以用上皮细胞衬里再定殖以实现更高水平的功能。

本发明的一些实施方式涉及包含一个或多个限定内体积(例如，腔室)的薄膜(在本文中有时也称为膜、薄膜式膜或薄膜式膜组分)的组合物(例如，基底膜构建体，血管化基底膜构建体，组织，器官)，其中所述一个或多个薄膜包含功能性基底膜材料。在一些实施方式中，所述内体积具有顶侧和底侧，薄膜限定顶侧并且聚合物或水凝胶限定底侧(例如，所述内体积夹在薄膜和基底膜之间)。在一些实施方式中，薄膜限定顶侧和底侧二者(例如，所述内体积夹在一个或两个薄膜之间)。

在一些实施方式中，至少一个薄膜能够过滤流体、扩散气体、分泌或吸收电解质、和/或使激素扩散通过所述薄膜。例如，薄膜可适用于进行血液透析，血气交换以供呼吸；吸收营养物进入血液以供消化，或将激素引入血液用于内分泌功能。

在一些实施方式中，所述一个或多个薄膜的厚度为约0.1μM至约100μM，约0.1μM至约100μM，约0.5μM至约50μM，约1.0μM至约40μM，约5.0μM至约30μM，或约10μM至约20μM，或其间的任何范围。在一些实施方式中，所述一个或多个薄膜的厚度为约10μM或更小。在一些实施方式中，所述一个或多个薄膜的厚度为约1μM或更小。