一种用于肝癌类器官培养的水凝胶及其应用

本发明涉及肝癌类器官培养，更具体的说是涉及一种用于肝癌类器官培养的水凝胶及其应用。

背景技术：

1、肝癌是全球第四大恶性肿瘤，威胁人类生命健康。据2012年全球癌症统计数据显示，肝癌患者数量持续增加。由于缺乏早期症状，肝癌通常在晚期才被诊断，治疗效果不佳，存活率低。当前治疗手段主要包括手术切除、化疗和介入治疗，但疗效有限且副作用严重。因此，寻找安全有效的抗肝癌药物迫在眉睫。

2、然而，传统的二维细胞培养方法限制了药物筛选的准确性和可靠性。当前，癌细胞自组装形成的类器官细胞球是一种新颖的体外3d癌组织细胞培养方法，优点在于3d类器官细胞球的组织结构与体内的癌组织相似，癌细胞能很好地保持细胞的生理形态和充分的细胞间互作。因此，发展更加贴近体内环境的三维类器官培养技术成为研究的焦点。但现阶段用于肝癌类器官的水凝胶主要包括matrigel和bme，这两者主要来源于小鼠肿瘤细胞培养提取物，组分异常复杂，包含来自蛋白质组学分析的1800多种独特蛋白质，这使得鉴定类器官培养因素极具挑战性。并且基质胶的批次间变化会导致肿瘤类器官药敏性结果无法控制。同时，在传统基质胶中，肿瘤类器官生长速度偏慢，一般需要2周才可以达到进行药物筛选的标准尺寸，需要的时间相对较长。此外，传统基质胶价格高昂，在进行大规模肿瘤类器官构建及药物筛选时，成本很高。

3、因此，提供一种成分明确，且能够快速培养肝癌类器官的水凝胶是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，特提出本发明。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明实施例一方面提供了一种用于肝癌类器官培养的水凝胶，包括下述组分：四嗪修饰的海藻酸alg-t、降冰片烯修饰的海藻酸alg-n和降冰片烯修饰的rgd。

4、本发明实施例第二方面提供了所述的水凝胶在培养肝癌类器官中的应用。

5、本发明实施例第三方面提供了一种用于肝癌类器官培养的水凝胶的制备方法，过程包括：

6、1)采用10mm的pbs为缓冲溶液，分别配置2wt％的alg-t溶液，2wt％的alg-n溶液，4wt％的rgd-n溶液或crgd-n溶液，并分别无菌处理备用；

7、2)将上述三种溶液混合均匀，其中alg-t、alg-n、rgd-n/crgd-n的体积比为1.72:1.28:1，得到水凝胶。

8、在优选的实施方式中，alg-t的制备过程如下：

9、1)在室温、搅拌的条件下，将100mg海藻酸钠溶于10ml的pbs缓冲溶液中，搅拌过夜使其完全溶解得到海藻酸钠溶液；

10、2)称取290.5mg的nhs和484mg的edc，在室温、搅拌的条件下加入步骤1)制备的海藻酸钠溶液中，搅拌活化6h，得到活化后的海藻酸钠溶液；

11、3)称取120mg的盐酸甲基四嗪胺tz-nh2，溶于2ml的dmso溶液，加入到步骤2)中活化后的海藻酸钠溶液中，在室温下搅拌反应24h，将反应液透析、冻干，即得到粉色海绵状alg-t。

12、在优选的实施方式中，alg-n的制备方法如下：

13、1)在室温、搅拌的条件下，将100mg海藻酸钠溶于10ml的pbs缓冲溶液中，搅拌过夜使其完全溶解得到海藻酸钠溶液；

14、2)称取290.5mg的nhs和484mg的edc，在室温、搅拌的条件下加入步骤1)制备的海藻酸钠溶液中，搅拌活化6h，得到活化后的海藻酸钠溶液；

15、3)量取156μl的5-降冰片烯-2-甲胺溶液，加入步骤2)中活化后的海藻酸钠溶液中，在室温下搅拌反应8h，将反应液透析、冻干，即得到白色海绵状alg-n。

16、在优选的实施方式中，降冰片烯修饰的rgd的制备方法如下：

17、1)在室温、搅拌的条件下，将15mg的线性rgd肽或环形rgd肽溶于3ml的pbs缓冲溶液中，使其完全溶解得到rgd肽溶液；

18、2)称取100mgnb-nhs溶于15ml的pbs缓冲溶液中，在搅拌下加入步骤1)制备的rgd肽溶液中，在室温、搅拌的条件下反应12h，将反应液透析、冻干，即得到白色海绵状的rgd-n或crgd-n。

19、本发明实施例第四方面一种培养肝癌类器官的方法，其特征在于，以权利要求3-6任一所述方法制备的水凝胶进行培养。

20、在优选的实施方式中，将肝癌细胞至于水凝胶中，之后加入到细胞培养装置中，置于细胞培养箱中静止2h后，加入培养基培养，即得到肝癌类器官；其中肝癌细胞与rgd-n/crgd-n的体积比为1:13.5。

21、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明达到的技术效果是：

22、(1)本发明专利采用四嗪和降冰片稀为反应对，即通过四嗪-降冰片烯的逆电子需求diels-alder(iedda)点击反应，在室温、水相的条件下快速形成水凝胶。当四嗪和降冰片烯相互接触，就发生反应，不需要催化剂、反应迅速，且不会与生物体内存在的物质反应，所以称为生物正交点击化学反应，具备优异的生物相容性。

23、(2)本发明的肝癌类器官培养水凝胶与商业化产品matrigel、bme相比，本发明的水凝胶成分明确、可规模化生产、成本较低。

24、(3)本发明采用了生物正交点击化学反应制备海藻酸水凝胶，相比于离子交联和光交联(gelma、hama等)，生物正交点击化学反应更温和，生物相容性更好，产生的水凝胶网络结构缺陷更少。

25、(4)肝癌类器官在该凝胶中生长速度极快，两天即可达到进行药物敏感性检测的要求。

技术特征：

1.一种用于肝癌类器官培养的水凝胶，其特征在于，包括下述组分：四嗪修饰的海藻酸alg-t、降冰片烯修饰的海藻酸alg-n和降冰片烯修饰的rg d。

2.权利要求1所述的水凝胶在培养肝癌类器官中的应用。

3.一种用于肝癌类器官培养的水凝胶的制备方法，其特征在于，过程包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，alg-t的制备过程如下：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，alg-n的制备方法如下：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，降冰片烯修饰的rgd的制备方法如下：

7.一种培养肝癌类器官的方法，其特征在于，以权利要求3-6任一所述方法制备的水凝胶进行培养。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将肝癌细胞至于水凝胶中，之后加入到细胞培养装置中，置于细胞培养箱中静止2h后，加入培养基培养，即得到肝癌类器官；其中肝癌细胞与rgd-n/crgd-n的体积比为1:13.5。

技术总结本发明公开了一种用于肝癌类器官培养的水凝胶及其应用，涉及肝癌类器官培养技术领域包括下述组分：四嗪修饰的海藻酸Alg‑T、降冰片烯修饰的海藻酸Alg‑N和降冰片烯修饰的RGD。本发明的水凝胶成分明确、可规模化生产、成本较低，且本发明采用了生物正交点击化学反应制备海藻酸水凝胶，相比于离子交联和光交联(GelMA、HAMA等)，生物正交点击化学反应更温和，生物相容性更好，产生的水凝胶网络结构缺陷更少。技术研发人员：黄鹏羽,赵媛媛,王晓莉,李玉欣受保护的技术使用者：中国医学科学院生物医学工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/10/17