干細胞及細胞片無損培養(yǎng)全新解決方案

第五屆CBIC細胞生物產(chǎn)業(yè)大會暨第三屆中國生物醫(yī)藥創(chuàng)新合作大會于11月2-3日在成都盛大召開。細胞和生物醫(yī)藥會場分別討論了“細胞療法創(chuàng)新與應用、干細胞臨床應用與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化、基因治療與溶瘤病毒產(chǎn)業(yè)化應用”三大專題，400余行業(yè)大咖、50余家細胞和生物醫(yī)藥領(lǐng)域的知名企業(yè)同臺展出行業(yè)最新的技術(shù)、產(chǎn)品和服務。

干細胞作為細胞治療領(lǐng)域關(guān)注的熱點，在組織修復、細胞治療和再生醫(yī)學等多方面發(fā)揮著重要作用。近年來，在相關(guān)政策和資金的支持下，干細胞科研、臨床應用研究與新藥申報數(shù)量逐步上升，截至2022年10月國內(nèi)干細胞新藥IND受理已達22項，CDE受理25項。

在干細胞臨床應用過程中，目前通常采用局部注射、靜脈回輸及利用生物材料進行干細胞負載治療的方式。然而，無論是單細胞培養(yǎng)，還是細胞膜片培養(yǎng)，都是采用胰酶或者刮刀進行脫附，其相關(guān)生物活性物質(zhì)、細胞及胞外基質(zhì)都會受到損傷，影響細胞的生物活性，使治療效果不理想。

針對上述行業(yè)現(xiàn)狀，四川大川合頤生物科技有限公司（下稱大川合頤）總經(jīng)理張川博士在本次細胞產(chǎn)業(yè)大會上提出了“干細胞及細胞片無損培養(yǎng)全新解決方案”。

 

圖1?大川合頤總經(jīng)理張川博士于展會上向大家分享

聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是一種溫度敏感材料，它的溫敏特性來源于其表面分子鏈上同時具有親水性基團酰胺基(-CONH-)和疏水性的異丙基[-CH(CH3)2-]，根據(jù)溫度的變化可以切換親水性與疏水性，這一特點使得它在生物醫(yī)學、軟機器人、智能設(shè)備等多個領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。

將PNIPAM高分子鏈枝接在培養(yǎng)皿表面，當溫度在37℃時，培養(yǎng)皿表面疏水，細胞貼附培養(yǎng)；當溫度在25℃時，培養(yǎng)皿表面親水，細胞實現(xiàn)脫附，其效果示意圖見圖2。

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圖2?溫度敏感性細胞培養(yǎng)皿和溫度調(diào)節(jié)的細胞黏附和分離

A.電子束輻照NIPAM修飾的TCPS培養(yǎng)皿 B.溫度影響細胞黏附使其從PNIPAM表面脫附下來 C.經(jīng)PNIPAM修飾的細胞培養(yǎng)耗材制造細胞片

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但目前PNIPAM在細胞培養(yǎng)的應用中，還存在著許多仍需解決的問題，其中：

1.大部分仍將PNIPAM以支鏈形式枝接于培養(yǎng)基材表面，這使得在細胞脫附過程中，PNIPAM隨之一同脫落的概率較大。

2.由于PNIPAM含有酰胺鍵，存在一定的細胞毒性，目前常用的解決方法是向其中引入生物相容性良好的分子或基元，但這種方法也使得PNIPAM的性質(zhì)有所改變，從而應用范圍受到影響。

大川合頤推出的SuperCell?溫敏智能細胞培養(yǎng)耗材通過將PNIPAM制作成納米微球，再利用共價鍵與非共價鍵相結(jié)合的方式吸附固定到細胞培養(yǎng)基材表面，使其僅通過溫度的切換就能達到細胞無損脫附的效果。

圖3?溫敏脫附效果

技術(shù)革新

與此前溫敏材料在細胞培養(yǎng)應用上的技術(shù)不同，SuperCell?系列溫敏智能細胞培養(yǎng)耗材將溫敏材料PNIPAM制作成納米級微球，通過獨特工藝將其固定在基材表面，穩(wěn)定性高，從而徹底解決上述溫敏材料在細胞培養(yǎng)應用中存在的問題。

與此同時，獨特的微球技術(shù)在細胞脫附過程中，不僅僅利用材料本身所具有的親疏水特性變化來實現(xiàn)細胞的無損脫附，還由于細胞和表面的結(jié)合位點被水分子侵占，微球硬度降低、體積膨脹，使細胞無損脫附的效率更高。

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圖4?溫敏脫附機制

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圖5?溫敏技術(shù)的應用???

 

圖6?利用SuperCell?收獲的細胞膜片

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使用SuperCell?系列溫敏智能細胞培養(yǎng)耗材培養(yǎng)出的細胞片與單細胞懸液，可廣泛應用于再生醫(yī)學、細胞流式分析、細胞無損擴增等。

截止目前，該產(chǎn)品自2021年底上市以來，已與國內(nèi)20余家企業(yè)及科研單位取得合作。

在此次大會上，眾多專家?guī)淼年P(guān)于“細胞在臨床應用與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化”方面的演講報告頗受關(guān)注。不過，“干細胞及細胞片無損培養(yǎng)全新解決方案”無疑是大家關(guān)注的重中之重，全新方案的出現(xiàn)，拓寬了以往大家對于細胞培養(yǎng)的認知，為細胞培養(yǎng)、細胞生物制藥乃至整個細胞產(chǎn)業(yè)都打開了一扇全新的大門。

（本文由“貼壁細胞之家”供稿）

參考文獻:KenichiNagase,Thermoresponsiveinterfaces obtained using poly(N-isopropylacrylamide)-based?copolymer for?bioseparation?and tissue engineering applications，Advances in Colloid and Interface Science,29(2021),102487.

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