[发明专利]一种细胞封装系统及其组装方法

说明书

本发明提供了一种组装细胞封装系统的方法，所述方法包括如下步骤：S1将细胞封装在细胞相容且可降解的水凝胶中；S2将加载有细胞的水凝胶交联并固化成颗粒；和S3将水凝胶颗粒加载细胞相容性且细胞保护性化合物。本发明还提供了由所述方法产生的细胞封装系统。本发明的细胞封装系统不但可以充当UV屏蔽防护层，还可以防御反应性化学品和扩散，并为封装的细胞提供免受任何外部有害应力源损害的机械屏障。

技术领域

本发明涉及细胞封装技术领域，尤其涉及一种组装细胞封装系统的方法以及由所述方法制备的细胞封装系统。

背景技术

基于细胞的疗法允许长期连续释放药物或生物分子，从而避免对药物重复剂量给药的需要。为了固定和分离这些通常是异基因的治疗细胞，藻酸盐基水凝胶因其温和的交联条件能维持肝细胞、间充质干细胞(MSC)和成纤维细胞等一系列细胞的活力的能力而受到欢迎。由于微粒封装能模仿3D原生环境、高表面积体积比和封装细胞的区室化，微粒封装可作为细胞应用的有效平台。

然而，诸如MSC等的治疗细胞非常容易受到在递送或注射期间遇到的剪切应力以及制造或细胞递送过程中存在的任何有害或反应性化学物质的影响。细胞疗法的另一个挑战是干细胞的持续生长和分裂超出了治疗的目的，这可能导致患者的生命危险。这些是成功开发细胞疗法需要克服的障碍。

为了克服这些不利影响或者障碍，现有技术进行了有益探索，提出了加载有细胞的颗粒。

例如，Levato等人(Riccardo,L.et al.,2014)通过生物打印加载了间充质基质细胞(MSC)的聚乳酸微载体制备了生物构建体。这些微载体通过静态培养或旋转瓶扩展制备，并封装在明胶甲基丙烯酰胺(GelMA)-吉伦胶生物油墨中。这项工作关注水凝胶构建体的压缩模量、细胞粘附和MSC的成骨分化。

Hwang等人(Hwang,C.M.et al.,2013)使用双注射器混合器开发了由藻酸盐颗粒和纤维蛋白基质组成的混合水凝胶系统，细胞悬浮在纤维蛋白原溶液中，而不是封装在藻酸盐颗粒内，并评估了水凝胶构建体的细胞活力和增殖。

Mekhileri等人(Mekhileri,N.V.et al.,2018)通过可选地3D绘图热塑性聚合物支架，然后在支架中插入载有细胞的GelMA微球，采用自下而上的生物封装策略来制造生物构建体。这是一个两步法，其中水凝胶油墨和颗粒分开印刷。

专利US20170216498A1描述了由多个生物构建块(bio-block)组成的新型生物墨水的发明。每个生物建块块由加载有细胞和生物可降解可壳的生物可降解核心组成，并且用作生物打印中的基本构建块。将生物建块均匀悬浮在为液体或糊剂载体中。该发明不提供任何形式的细胞保护。

此外，现有技术还开发了细胞保护系统。

例如，专利US6495161B1描述了用于制备生物容纳系统(例如胶囊)的方法，以及封装系统，该封装系统的性质，例如，机械强度，胶囊渗透性和孔隙率，生物制剂或生物制剂分泌的组分的所需控制释放速率和免疫反应性等，可以变化以适应更广泛的生理条件。

专利US6319914B1描述了通过在药物制剂中提供有效剂量的多酚化合物并以有效剂量施用所述制剂来赋予细胞群细胞保护作用的方法。

Park等人(Park,J.H.et al.,2014)报道了用于单细胞封装的细胞保护性可降解金属-多酚纳米壳的制备。细胞直接用细胞保护剂包被，而不是预装在水凝胶颗粒中。

Jin等人(Jin,K.B.et al.,2014)报道了用于微生物封装的细胞保护性藻酸盐/聚多巴胺核/壳微胶囊的制备。在该方法中，酵母酿酒酵母细胞用于其细胞保护涂层。

Juno等人(Juno,L.et al.,2014)报道了通过生物激发的硅化制备单个哺乳动物细胞的细胞保护性二氧化硅涂层。细胞直接用细胞保护剂包被，而不是预装在水凝胶颗粒中。