[发明专利]释放形态发生化合物的微球及其在生物墨水中的应用

说明书

本文公开的生物墨水包含一种或更多种细胞、载体材料和微球。微球可包含一种或更多种可生物降解的聚合物以及一种或更多种化合物，例如形态发生化合物。本文公开的方法可以包括三维生物打印。本文公开的其它方法包括生产功能组织。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月22日提交的美国临时专利62/634,029的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请提供生物墨水、三维生物打印的方法以及制备功能组织的方法。

背景技术

组织工程学(例如神经组织)的目的是生产模仿身体上的组织(例如脑和脊髓(SC))的结构和生理的功能组织。这些功能组织可用于疾病建模(例如，阿尔茨海默氏病或帕金森氏病)和损伤(例如，SC损伤或脑外伤)。细胞系(例如，人诱导的多能干细胞，hiPSC)可以源自患有疾病(例如，神经退行性疾病)的患者。这些系可用于在体外环境中生成可用作药物筛选的工具的神经组织。目前，临床前模型由体内动物研究和尸体组成；然而，这些方法往往不能复刻并转化为临床试验。因此，具有可以支持干细胞分化的持久特性的组合物和方法将是有用的。

发明内容

本文公开的生物墨水包含一种或更多种细胞、载体材料和微球。在一些实施方案中，微球包含一种或更多种可生物降解的聚合物以及一种或更多种化合物(例如药物或小分子)。在一些实例中，一种或更多种化合物随着一种或更多种可生物降解的聚合物的降解而释放。

在一些实例中，生物墨水的细胞可包括细胞聚集体。示例性细胞包括干细胞(例如，诸如人iPSC(hiPSC)等诱导的多能干细胞(iPSC)，或神经干细胞)或祖细胞(例如，神经祖细胞)。在进一步的实例中，生物墨水的载体材料可以包括一种或更多种聚合物、交联剂、水凝胶或其任意组合。在一些具体实例中，载体材料是水凝胶，例如甲基丙烯酰胺壳聚糖(MAC)、纤维蛋白、藻酸盐或其任意组合。

在其它实例中，微球的化合物可以包括一种或更多种药物或小分子，例如形态发生化合物。示例性的形态发生化合物包括小分子形态发生素模拟物(例如，2,6,9-三取代嘌呤化合物(purmorphamine)、puro和没药甾酮(GS))、形态发生素(例如，神经营养因子NTF和胰岛素样生长因子1IGF-1)或其任意组合。在具体实例中，所述形态发生化合物包括一种或更多种NTF，例如胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)、脑源性神经营养因子(BDNF)或两者。在另外的实例中，微球的可生物降解的聚合物是聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PLGA)、聚己内酯(PCL)或其任意组合。

本文公开的方法可以包括三维生物打印。在一些实例中，该方法包括生物打印(例如，使用喷墨生物打印机)至少一层本文公开的生物墨水到表面(例如固体支持物)上。本文公开的方法的另外的实施方案包括生产功能组织(例如神经组织)。在一些实施方案中，该方法包括生物打印(例如，使用喷墨生物打印机)至少一层本文公开的生物墨水。

在其它实例中，该方法包括对分化或成熟的一种或更多种标志物进行测量。在具体的非限制性实例中，所述一种或更多种标志物可包括以下一种或更多种：巢蛋白、β-微管蛋白III、阶段特异性胚胎抗原-4(SSEA-4)、NeuN、少突胶质细胞转录因子(OLIG2)、同源盒HB9(HB9)、配对盒蛋白(PAX6)、突触素I、SRY-盒2(SOX-2)、胰岛素基因增强蛋白(ISL-1)、抗少突胶质细胞O4(O4)、胆碱乙酰基转移酶(ChAT)、突触素、Oct3/4、c-Myc、kruppel样因子4(KLF4)、酪氨酸羟化酶和神经突。