[发明专利]产生体外血管的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于产生体外血管的装置和方法。

背景技术

循环系统由血管网络构建，血管网络从细胞和生化传输、营养和氧交换到温度调节起到广泛的作用，同时在生物的整个生存和发育过程中保持一定的塑性。血管的发育、功能和内稳态为多种生理和病理现象的主要构成要素。这样有效的系统的建立基于初级的基础材料，血管内皮细胞(EC)，EC调节经血管输送、血管扩张和血管形成及退化。由于利用如此复杂的任何系统，故障和调节异常可以导致大量疾病。因此，阐明作为血管形成基础的细胞和分子机制对于开发新的治疗干预措施是必要的。

已经开发出大量的体内和体外实验系统来研究血管动力学和血管功能。在2D基体上培养的EC广泛用于屏障功能、内皮的机械敏感响应和包括白细胞与循环肿瘤细胞(CTCs)的血源性细胞的经内皮细胞迁移的研究。然而，这样的2D内皮单层缺少提供信号以诱导细胞类似它们的先天特征的三维环境。此外，没有一种方法已经成功表明，通过整合自然3D形态发生以及通过遍布的血管网络的微循环重组复杂的血管生理机能。体外模型系统可以捕捉在血管形成期间的EC的详细动力学，且可以整合对体内血管的功能特征起作用的重要生理成，该体外模型系统将对血管生物学研究提供了有用的实验平台。此外，就人和动物的生理差别而言，当前体外系统的缺陷预测可能性导致在新药开发过程中的临床试验的失败，反映复杂的血管生理机能的新的体外模型通过提供抗血管原化合物或血管活性化合物的有效的和准确的评估使药剂学受益。

发明内容

技术问题

本发明总体涉及用于体外用3D凝胶产生具有内腔的可灌注的、连接网络状的血管的装置和方法的领域。

技术手段

在本发明的一个示例性实施方式中，一种产生血管的装置，包括：a)槽通道，该槽通道与槽入口流体连通；b)源通道，该源通道与源入口流体连通，该源通道基本上与所述槽通道平行；c)形成血管的通道，该形成血管的通道与形成血管的通道的入口流体连通，该形成血管的通道在槽通道和源通道之间设置成与槽通道的一侧和源通道的一侧接触，该形成血管的通道基本上平行于源通道和槽通道；d)第一培养通道，该第一培养通道与第一培养通道入口流体连通，该第一培养通道设置成与槽通道的另一侧接触，该第一培养通道基本上平行于槽通道；和e)第二培养通道，该第二培养通道与第二培养通道入口流体连通，该第二培养通道设置成与源通道的另一侧接触，该第二培养通道基本上平行于源通道，其中，多个微结构构造成允许包含在每个通道中的生物化学物质之间的相互作用，所述多个微结构以设定的间隔布置在各个相邻的通道的界面上。

本发明的另一示例性实施方式涉及一种产生血管的方法，包括：a)将ECM(细胞外基质)和形成血管的细胞注入产生血管的装置的形成血管的通道中；b)将i)ECM或ii)ECM和共培养的细胞注入产生血管的装置的第一培养通道和/或第二培养通道中；和c)将血管生成因子和/或细胞培养介质注入产生血管的装置的槽通道和/或源通道中，且培养形成血管的细胞和共培养的细胞。

结合附图和下文的描述将描述本发明的一个或多个实施方式的细节。其它的特征、目的和优点将通过说明书、附图和权利要求书而变得明显。

有益效果

本发明提供了三维地产生体外血管的装置和方法。

附图说明

图1(a)和图1(b)示出产生血管的装置的实施方式。

图2为示出将ECM充入根据实施方式的产生血管的装置的形成血管的通道的机理的示意图。

图3为示出使用根据实施方式的产生血管的装置产生血管的一些方法的示意图。

图4为示出使用根据本发明的用于产生血管的装置和方法的模拟血管生成过程的实验设置和细胞种植配置的示意图。

图5示出通过使用根据本发明的用于产生血管的装置和方法模拟血管生成过程所产生的血管网络的显微图像。

图6为示出使用根据本发明的用于产生血管的装置和方法模拟血管生成过程的实验设置和细胞种植配置的示意图。

图7(a)和图7(b)示出通过使用根据本发明的用于产生血管的装置和方法模拟血管生成过程所产生的另一血管网络和血管生成芽的显微图像。

图8示出产生血管的装置的另一实施方式。

图9示出显示FITC(异硫氰酸荧光素)溶液的荧光显微图像，FITC溶液具有70kDa的分子质量，以及半径为7微米的荧光颗粒，所述溶液被引入通过源通道和槽通道灌注并可直接进入的血管网络。