[發(fā)明專利]基于反應(yīng)-擴(kuò)散模型的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的制備方法及制備系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611035302.8
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN106754669B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號(hào): C12N5/0775
• 分類號(hào): C12N5/0775;G16B5/00
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務(wù)所 32225
• 代理人: 孫彬

1.一種三維多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，通過構(gòu)建的三維凝膠系統(tǒng)對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)；以及

步驟S2，調(diào)控多細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)；

所述步驟S1中通過構(gòu)建的三維凝膠系統(tǒng)對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)的方法包括如下步驟：

步驟S11，將外源細(xì)胞因子，即活化子、阻滯子、基質(zhì)子按照一定比例混合，并均勻分散于細(xì)胞培養(yǎng)基中；

步驟S12，在細(xì)胞培養(yǎng)基中加入一定數(shù)量的干細(xì)胞和凝膠配制組合物進(jìn)行混合，配制出凝膠前體溶液；

步驟S13，將所述凝膠前提溶液與交聯(lián)分子溶液以一定的比例混合，經(jīng)過一定時(shí)間的孵育，實(shí)現(xiàn)凝膠化；

步驟S14，在三維凝膠體的上方添加適量培養(yǎng)基，進(jìn)行培養(yǎng)，構(gòu)成一多細(xì)胞結(jié)構(gòu)；

所述步驟S1中通過構(gòu)建的三維凝膠系統(tǒng)對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)的方法還包括：

重復(fù)上述步驟S11至步驟S14，配置含有不同配比的外源細(xì)胞因子的細(xì)胞培養(yǎng)基，以構(gòu)成一系列具有不同幾何結(jié)構(gòu)特征的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)；

所述步驟S2中調(diào)控多細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)的方法包括如下步驟：

步驟S21，構(gòu)建反應(yīng)-擴(kuò)散模型；

步驟S22，通過反應(yīng)-擴(kuò)散模型引導(dǎo)，對(duì)三維凝膠體中的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)調(diào)控，以形成所需的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)；

所述反應(yīng)-擴(kuò)散模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式包括：

上式(1)-(3)中

U、V和n分別為活化子，阻滯子和基質(zhì)子的無量綱濃度；

和分別描述活化子、阻滯子和基質(zhì)子濃度的擴(kuò)散程度；

c為活化子的降解率，e為阻滯子的降解率，b為由活化子生產(chǎn)出阻滯子的產(chǎn)出系數(shù)；以及

式(3)中的為適于表示細(xì)胞向化學(xué)引誘物濃度更高區(qū)域運(yùn)動(dòng)的趨化作用項(xiàng)；

K代表U和V通過物理鍵聯(lián)進(jìn)行非線性降解的系數(shù)；

D＝D_U/D_V及q＝D_n/D_V分別為活化子對(duì)阻滯子，以及細(xì)胞對(duì)阻滯子的擴(kuò)散系數(shù)之比；

γ為與計(jì)算域尺度、生物合成時(shí)間尺度以及阻滯子擴(kuò)散率的關(guān)聯(lián)比例因子；

t為模擬系統(tǒng)的時(shí)間，且t＝D_VT/L²,其中

T為試驗(yàn)中細(xì)胞培養(yǎng)的時(shí)間，L是所涉及的培養(yǎng)物的特征尺度的無量綱單位長(zhǎng)度；

r_n為細(xì)胞最大增值率的無量綱形式；

E_XU、E_XV分別為活化子、阻滯子的外源項(xiàng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，

所述步驟S22中通過反應(yīng)-擴(kuò)散模型引導(dǎo)，對(duì)三維凝膠體中的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行形態(tài)調(diào)控，以形成所需的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)的方法包括如下步驟：

步驟S221，通過共聚焦顯微鏡對(duì)一系列多細(xì)胞結(jié)構(gòu)進(jìn)行拍照，

步驟S222，通過反應(yīng)-擴(kuò)散模型模擬出在與一系列多細(xì)胞結(jié)構(gòu)相同配置參數(shù)條件下的模擬多細(xì)胞結(jié)構(gòu)系列；

步驟S223，將培養(yǎng)獲得的多細(xì)胞結(jié)構(gòu)與模擬多細(xì)胞結(jié)構(gòu)分別按照相同配置參數(shù)條件對(duì)比提取趨勢(shì)性信息,以調(diào)整添加相關(guān)外源細(xì)胞因子參數(shù)。