[发明专利]用于细胞扩增的生物活性3D包封培养系统

说明书

提供了用于生长细胞的系统和方法。用于生长和储存细胞的胶囊包括限定内部区室的外壳和位于区室内的用于细胞附着的基质。所述基质包含聚合物和一种或多种粘附分子。用于细胞附着的基质可以是外壳的内表面和/或沉积在内部区室内的水凝胶。所述胶囊可以进一步包括粘附于基质的细胞，如干细胞。

相关申请

本申请要求2017年11月22日提交的美国临时申请No.62/589,934的权益。将以上申请的全部教导按引用并入本文中。

背景技术

细胞存在于许多工业应用中，其范围从疫苗的生产到用作细胞疗法。细胞在生物反应器系统中的悬浮已经允许细胞培养的自动化和规模化以用于此类工业应用。特别令人关注和具有挑战性的是，锚定依赖性细胞(anchorage-dependent cell)作为二维(2D)组织培养处理表面上的单层培养，例如T-烧瓶、多层细胞设备[3，4]以及滚瓶或基于中空纤维的生物反应器系统[5，6]。最近，已经出现了向悬浮培养中培养锚定依赖性细胞的转变，因为悬浮培养具有以高于传统2D培养的更高空间效率形式提供高产量的能力，而传统2D培养需要逻辑上不切实际的平面生长表面积，特别是对于商业生产规模。

微载体，最通常由聚苯乙烯制成并涂覆有胶原蛋白或层粘连蛋白用于细胞附着，使得能够在搅拌罐生物反应器中悬浮培养锚定依赖性细胞[7-10]。间充质干细胞(MSC)粘附于微载体，并在300mL至1000L范围的搅拌罐生物反应器中进行培养以进行大规模扩增[11]。基于微载体的生物反应器技术提供了显著优势，如大的表面积-体积比、过程控制、闭环采样和均一的培养条件[12-16]。尽管微载体技术具有优势，但仍然需要克服许多挑战，并且需要用于培养锚定依赖性细胞的改良系统和方法。

发明内容

本发明的方法和系统提供了可以用于细胞扩增和/或储存的包封细胞培养系统。

在一个实施方式中，本发明涉及用于生长或储存细胞如粘附细胞的胶囊。所述胶囊包括限定内部区室的外壳和位于内部区室内的用于细胞附着的基质。所述基质包括可以含有一种或多种粘附分子的聚合物。

在另一个实施方式中，本发明涉及一种储存细胞的方法，其包括将细胞包封在胶囊中，所述胶囊具有限定内部区室的外壳和位于内部区室内的用于细胞附着的基质。细胞粘附于胶囊内部区室内的基质。

在一些实施方式中，用于细胞附着的基质可以是外壳的内表面和/或沉积在内部区室内的水凝胶。水凝胶可以包含交联的聚乙二醇(PEG)、交联的聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)或其组合。外壳可以包含聚合物，如聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、海藻酸盐、壳聚糖、与海藻酸盐或壳聚糖共聚的PEG以及与海藻酸盐或壳聚糖共聚的PEGDA，或其组合。其他聚合物可以包括聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)、聚-L-赖氨酸(PLL)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯酰胺聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)、聚[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基磷酸胆碱]-嵌段-(甘油单甲基丙烯酸酯)(PMPC-PGMA)、χ-乙炔-聚(叔-丁基丙烯酸酯)(PtBA)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(二乙烯基苯-共-缩水甘油基甲基丙烯酸酯)(P(DVB-GMA))、聚(酰胺胺)(PAMAM)、聚(D-葡糖酰胺亚乙基甲基丙烯酸酯)(poly(D-glucosamidoethylenemethacrylate))(PGAMA)、聚(2-乳酸生物酰胺乙基甲基丙烯酸酯)(PLAMA)、烷基硫醚末端功能化的聚(甲基丙烯酸)(PMAA-DDT)、聚(乙二醇)-膦(PEG-膦)、聚(乙烯吡咯烷酮)(PVP)、聚(丙烯酸)-辛胺(PAA-辛胺)、聚(马来酸酐-alt-1-十八碳烯-嵌段-聚(乙二醇))(PMAO-PEG)。聚合物的其他实例可以在Ladj R.等，Polymerencapsulation of inorganic nanoparticles for biomedical applications,Intl.J.of Pharm.,2013.458(1):p.230-241中找到，将其完整内容按引用并入本文中。