[发明专利]用于合成适用于在大规模生产培养肉中使用的可食用且可灭菌的多孔3D支架的方法

说明书

本发明涉及用于大规模合成可食用且可热蒸汽灭菌的大孔三维(3D)支架的方法，所述支架包含具有相互连通的孔的生物相容性聚合物作为用于贴壁细胞生长、增殖和分化的支持材料，所述支架可以用于获得具有营养成分的组织和/或培养肉。这些支架适用于支持用于生物医学或食品应用的细胞组织生长。

技术领域

本发明涉及用于大规模合成可食用且可灭菌的大孔三维(3D)支架的方法，所述支架包含具有相互连通的孔的生物相容性聚合物作为用于贴壁细胞生长、增殖和分化的支持材料，所述支架可以用于体外工程化组织，其在本领域中也被称为培养肉(culturedmeat)、养殖肉(cultivated meat)、基于细胞的肉、细胞肉和/或清洁肉(clean meat)。这些支架适用于支持用于生物医学应用或食品应用的细胞组织增殖。

背景技术

人口增长预期持续增长(到2050年达到9,770百万，以及在本世纪之交达到11,180百万)，将带来更多的废物产量，并且人类的营养需求将如同我们一样增长。肉在蛋白质食品中占有重要地位。

在过去的40年里，全球的肉产量已经显著增长，主要是由于国家的发展。该增长已经限制了生产系统，从而在自然资源(土地和水)、人类健康(流行病)和动物福祉(动物痛苦)方面不利地影响环境，由于这一点，培养肉的消费通过帮助创建更加可持续的系统而显著地有助于养活地球上的所有居民。FAO估计，在接下来的40年里，对动物蛋白的需求将继续增长，进而满足该需求的挑战也将持续增加。如果不与新策略(例如培养肉或通过体外培养先前从动物中提取的肌肉细胞而生产的肉)相结合，则当前的生产模式将无法满足该需求。因此，对由活的动物生产的肉的替代品的需求需要解决方案。

对培养肉进行的大多数研究可以被认为是组织工程的变体或应用，所述组织工程是通过结合细胞、材料和工程工具试图设计用于修复、替代或再生受损组织的功能性生物结构的生物医学学科。在该领域取得的进展主要基于在各种生物医学应用例如骨组织、心脏组织、肝组织等的再生中使用三维支架/结构进行组织增殖。

专利申请US 2006/0121006 A1涉及使用培养动物细胞来生产营养产品或治疗产品，其中所述细胞源自稀有物种或濒危物种。还包括适用于人类和非人类消费的无论是作为食品还是作为食品补充剂的包含肉的可食用产品。本发明还涉及在将细胞添加到所述产品之前使用大规模培养方法来增殖细胞的用途。本发明涵盖用于制造所述产品的方法、所述产品本身和所述产品的使用方法。示出优选培养锚定于支持体特别是呈不同材料的显微结构(微球、纤维等)形式的支持体例如胶原、几丁质、聚苯乙烯、聚酯或聚丙烯的细胞，这种选择将取决于产品的最终用途以及显微结构是否能保留在最终产品中。

基于天然聚合物的支架已经对医疗和制药应用显示出巨大的潜力。与由合成聚合物形成的基体相比，由这些生物聚合物(一些具有水凝胶行为能力)形成的基体在生物相容性和可生物降解性方面提供了一系列优点。由于生物聚合物水凝胶的固有特性例如其巨大的吸水(溶胀/水合)能力，其能够以受控的方式有效地包封和释放各种疏水性和亲水性治疗分子，包括核酸、蛋白质、抗体等。在生物医学应用中，它们已经被用于例如细胞包封。通常在凝胶化过程(形成水凝胶)之前将细胞与聚合物溶液混合。该方法使得可以将单个细胞或不同细胞类型的混合物包封在一定体积的聚合物材料(球形和纤维形式二者)中。细胞包封的主要限制是保持适当的扩散平衡以将氧气和营养物输送至细胞，由于这一点，已经开发了增加水凝胶的孔隙度和渗透性的策略，从而产生多孔水凝胶。这些水凝胶的内部多孔结构使得能够实现细胞黏附和增殖。

支持不同类型的细胞的增殖以产生不同种类的组织的大孔3D支架的生产对于许多广泛应用例如再生医学(骨组织、结缔组织、肌肉组织……)或近来生产培养肉等来说是至关重要的，尽管工作主要以小规模和基础研究进行。通常，再生医学研究已经提出，预期用于组织再生的聚合物基体随着新组织形成而缓慢降解。