[发明专利]一种工程化磁控细胞组装体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种工程化磁控细胞组装体及其制备方法和应用，该磁控细胞组装体以具有抗氧化性能的磁性纳米材料为磁性细胞内的磁感应物质。磁性细胞在变频旋转磁场的操控下可以形成不同形状的三维细胞组装体。该细胞组装体在微磁力的作用下可增强细胞内和细胞间的机械转导，并且具备显著的体内骨关节炎治疗效果，能达到抗炎和组织修复一体化的效果。因此，本发明中的工程化磁控细胞组装体在炎性疾病组织修复治疗领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及领域，具体涉及一种工程化磁控细胞组装体及其制备方法和应用。

背景技术

组装细胞，实际上就是要人工组装生命。因为大多数科学家将生命定义为一个可以独立于其他细胞而生存、生长和复制的细胞。随着细胞分子生物学的迅速发展，人类对干细胞的研究取得了巨大成就。干细胞研究的对象包括胚胎干细胞和成体干细胞。具备强大的分化潜能的干细胞为细胞组装的研究提供了丰富的细胞来源。

另一方面，随着物理技术和微制造技术的发展，相继出现了一些精密操纵微米甚至纳米级微粒、微滴的使能技术，如光镊、激光引导直写(LGDW)、微滴喷射、微笔、蘸笔纳米技术等。这些技术利用光、电、热和压电等物理效应，可以操纵粒子在三维空间进行组装。其中一部分使能技术由于对细胞的生理伤害较小，已经被用来组装细胞。

由此可见，目前常规的细胞组装体制备方法包括：自发性细胞聚集、悬浮培养、3D打印支架培养、覆盖液体培养、旋转细胞培养以及多孔微球载体等，并且已有大量的细胞组装体被应用于组织修复领域。但是上述方法制备3D细胞组装体需要的时间相对较长、效率低、尺寸不可控，且疾病适用性差。

因此，为了实现快速制备形貌可控且具有疾病普适性的3D细胞组装体的目标，亟需开发一种高效、可控的细胞组装新策略。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种尺寸高度可控，形貌可调，且具有制备过程时间短、工艺简单、条件可控及成本低廉的工程化磁控细胞组装体及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种工程化磁控细胞组装体，该细胞组装体包括细胞和分布在细胞内部的抗氧化磁性纳米材料(MFNP)。

进一步地，所述的细胞包括但不限于干细胞、肝细胞、软骨细胞、成骨细胞或心肌细胞等多种体细胞。

进一步地，所述的抗氧化磁性纳米材料是由抗氧化物质修饰的磁感应物质。所用的抗氧化磁性纳米材料具有广泛的清除自由基作用，包括清除超氧阴离子自由基、羟基自由基、过氧化氢、氮自由基等。

进一步地，所述的磁感应物质包括但不限于四氧化三铁、铁酸钴、铁酸镍或钕铁硼等在内的磁性纳米材料；

所述的抗氧化物质包括但不限于黑色素、木质素、阿魏酸、单宁酸或N-乙酰基-L-半胱氨酸等在内的具有自由基清除活性的抗氧化材料。

一种如上所述工程化磁控细胞组装体的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)抗氧化磁性纳米材料的制备：采用共沉淀法或水热法等典型制备磁性纳米材料的方法，以抗氧化物质为配体，制备得到抗氧化磁性纳米材料；比如：惰性气体氛围下，将铁盐和亚铁盐溶于去离子水中，然后加入抗氧化物质，待混合均匀后加入无机碱液调节溶液pH10，升温反应，得到抗氧化磁性纳米材料，并通过磁性分选用去离子水充分洗涤纯化；

(2)抗氧化磁性纳米材料与细胞的共培养：将抗氧化磁性纳米材料用细胞完全培养基配制成分散液，然后加入到含有细胞的培养皿中，并置于培养箱中连续培养，得到的细胞复合物用PBS磷酸盐缓冲液清洗得到磁性细胞；

(3)将磁性细胞放置于磁场中，作用一段时间后，得到工程化磁控细胞组装体。通过磁性细胞内部的磁感应介质产生微磁力调控干细胞向包含但不局限于成软骨、成骨等特定方向分化。