[发明专利]形成物体的多层聚集体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在含有液体的通道中形成物体的多层聚集体的方法。

背景技术

组织工程学领域通过将生物材料与活细胞结合，为再生疗法提出令人兴奋的途径。新型生物材料(支架)与活细胞的结合在许多各种不同的功能组织(例如，骨骼、动脉和膀胱)的重建中已产生了一些临床的成功。然而，由于炎症反应和导致接下来的支架生物降解的病理学纤维化状态，已出现了被称为“细胞片层工程学”的新型组织工程方法学，该“细胞片层工程学”通过将二维细胞片层分层来构造3-D(三维)功能组织，而不使用任何可生物降解的细胞外基质替代物。

尽管如此，当涉及功能性应用时，细胞片层的主要缺点是它们的差的机械性能。当离开培养表面时，细胞片层普遍收缩，从而导致移植尺寸减小。在临床设置中，对于特定的应用，控制特定的移植尺寸和形状将是理想的。此外，细胞片层的脆性使得处理困难。即使当避免基于支架的技术时，解决这些问题的方法在机械上坚固和可操纵自如的3-D组织的有效重建中仍存在重大障碍。

由于再生医学疗法变得更加先进，故对于发展细胞和组织的扩大培养的策略以满足预计的需求存在不断增长的需求。作为回应，对于使用自动化细胞和组织培养系统产生了关注，该细胞和组织培养系统的成功依赖于监测和控制策略。存在各种在体外在悬浮液中形成2-D(二维)聚集体和3-D聚集体的培养技术，例如，在平的且刚性的塑料/玻璃表面上的2-D细胞接种，小球(pellet)培养、球形(spheroid)培养和悬滴培养、支架支撑、液体覆盖、旋转瓶和回转式旋转技术[4]。然而，这些方法会受限于培养时间长、大小不相等的聚集体的形成、或机械可达性难。因此，它们会不适合于高通量分析所需要的形式的标准化的、快速的且大规模的2-D聚集体/3-D聚集体的制造。

利用通过作用于薄室中的声学驻波场所产生的声力可实现操纵微米和亚微米尺寸的颗粒。V为颗粒的体积，<e>为平均声能，k＝2π/λ为波数，为依赖于颗粒和悬浮流体的声学性能的声学对比系数。

该室可被称为“声共振器”。该共振器可包括发射壁和反射壁。当室的厚度w和声波长λ的关系如下面的等式所示时：w＝nλ/2(其中，n为形成在室的厚度中的波节的数目)，可出现驻波。根据声学对比系数(该声学对比系数为被定义为乘积ρ_ic_i的声阻抗的函数，其中，ρ_i和c_i为流体或悬浮颗粒的密度和声速)，受到厚度可变的该声力场的颗粒，会被推向驻波的波节或波腹。

发展用于宇航员需要的组织工程学的技术，也将令人关注。在太空中的失重条件下，由于培养基中的细胞在反应器内游走且不被自然地导向支架或基质(聚集体和其他的组织必须在支架或基质处生长)，故细胞培养是一个挑战。在失重状态下形成聚集体会进一步花费几天的时间。

需要一种允许快速形成2-D细胞聚集体和3-D细胞聚集体的方法，该方法对于前述细胞培养的常规方法会是有利的。

需要获得一种允许形成包括生物体(例如，细胞)的多层结构的方法。

还需要获得一种形成组织模拟构造的方法。

还需要获得组织工程学的改进技术。

本发明目的在于满足上述需要中的一些或全部。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种在含有液体的通道中形成物体的多层聚集体的方法，所述方法包括：

a)在通道的第一叠加区域和第二叠加区域提供物体，

b)获得物体的第一聚集体和第二聚集体，和

c)通过使所述第一聚集体和所述第二聚集体：

○在不存在声波时，受到重力作用，或者

○受到诱导所述第一聚集体和所述第二聚集体朝向彼此移动的声波、可选地驻波作用，

使所述第一聚集体和所述第二聚集体接触，而形成所述物体的多层聚集体。

“物体的聚集体”的意思是满足所有下列特征的物体的层：

-包含在所述层中的至少两个物体接触，尤其包含在所述层中的至少10％、更好地25％、优选50％的物体接触，和

-当沿着其横向维度中的至少一个维度移动时，所述层在其长度的至少一部分上呈现一串物体。

所获得的聚集体可以是2D聚集体或3D聚集体。

所获得的聚集体可以在平面内延伸，且包括并排的物体、尤其由并排的物体构成。在这种情况下，聚集体被称为2D聚集体。

在另一个实施方式中，所获得的聚集体包括一叠2D聚集体。这种实施方式为3D聚集体的实例。