[發(fā)明專(zhuān)利]廢棄?mèng)~鱗在制備各向異性基底中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010950279.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112899214B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃偉濤;路嬌揚(yáng);張福瑞;姚清鋒;全敏霞;夏立秋;丁學(xué)知
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C12N5/00
• 分類(lèi)號(hào): C12N5/00;C12N5/09;C12Q1/02
• 代理公司: 鄭州浩德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41130
• 代理人: 邊鵬

本申請(qǐng)利用廢棄?mèng)~鱗作為各向異性基底模擬ECM用于癌細(xì)胞定向調(diào)控和藥物敏感性評(píng)估。結(jié)果顯示：外表面遮蓋區(qū)包含溝槽狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面為排列緊密的有序纖維結(jié)構(gòu)；兩者主要成分均為膠原蛋白和羥基磷灰石，外表面羥基磷灰石更多、膠原蛋白更少，內(nèi)表面與其相反；兩者均具有較強(qiáng)細(xì)胞粘附性。魚(yú)鱗具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖的作用，但無(wú)細(xì)胞毒性。導(dǎo)向細(xì)胞定向能力從高到低依次為未受損內(nèi)表面遮蓋區(qū)受損內(nèi)表面暴露區(qū)。本申請(qǐng)具有材料來(lái)源廣、廢物再利用、免圖案化等優(yōu)勢(shì)，有助于細(xì)胞定向調(diào)控，消除體內(nèi)外研究結(jié)果的差異，加深對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展的客觀規(guī)律理解，為體外更準(zhǔn)確、有效的藥物篩選提供可靠平臺(tái)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)，具體涉及廢棄?mèng)~鱗在制備各向異性基底中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

細(xì)胞賴(lài)以生存的天然微環(huán)境(如Extracellular?matrix，ECM)中存在各種微/納米特征，細(xì)胞的遷移、增殖、分化和組織發(fā)育及代謝均受其影響。ECM通常自組裝成納米至微米級(jí)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，為細(xì)胞行為觸發(fā)和調(diào)節(jié)提供至關(guān)重要的化學(xué)和物理線索，還能改變細(xì)胞的藥物敏感性5。傳統(tǒng)二維培養(yǎng)材料缺乏體內(nèi)生理環(huán)境的類(lèi)似生物物理和化學(xué)線索(例如微/納米圖案、硬度和化學(xué)成分)，無(wú)法真實(shí)反映體內(nèi)條件，從而導(dǎo)致體內(nèi)和體外細(xì)胞相關(guān)研究結(jié)果顯著不同(如細(xì)胞生長(zhǎng)行為和藥物敏感性差異等)。因此，開(kāi)發(fā)基底材料和基底圖案化技術(shù)，構(gòu)建模擬ECM的體外平臺(tái)，對(duì)推進(jìn)腫瘤診斷和治療、藥物開(kāi)發(fā)和組織工程應(yīng)用具有重要意義。

但是，目前基底材料以及基底圖案化技術(shù)的開(kāi)發(fā)存在不足。一方面，已開(kāi)發(fā)的天然材料往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性差且難以純化，而多數(shù)人工材料合成過(guò)程復(fù)雜耗時(shí)，反應(yīng)條件苛刻或需有毒有害試劑。另一方面，基底圖案化技術(shù)仍存在成本高，操作步驟長(zhǎng)，需特殊設(shè)備，需專(zhuān)業(yè)操作人員等缺陷。這些問(wèn)題極大地限制了體外培養(yǎng)平臺(tái)的構(gòu)建和實(shí)際應(yīng)用。因此，克服材料制備和供應(yīng)以及微/納米結(jié)構(gòu)制造技術(shù)的缺陷是促進(jìn)細(xì)胞行為和功能研究從實(shí)驗(yàn)室到臨床的巨大挑戰(zhàn)。

魚(yú)類(lèi)貿(mào)易是世界上最大的貿(mào)易之一，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)巨大。據(jù)估計(jì)，2018年全球魚(yú)類(lèi)產(chǎn)量達(dá)到1.788億噸。然而，高產(chǎn)的可食用魚(yú)類(lèi)加工產(chǎn)生多達(dá)70％的廢棄物(如：鱗片、內(nèi)臟、骨架、皮膚、魚(yú)鰭和魚(yú)血等)，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)極大負(fù)擔(dān)。為了解決魚(yú)類(lèi)廢棄物對(duì)環(huán)境造成的不良影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展并進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益，人類(lèi)開(kāi)始致力于尋求魚(yú)類(lèi)廢棄物再利用的有效方法。盡管利用魚(yú)類(lèi)廢棄物加工生產(chǎn)動(dòng)物飼料，一定程度上有助于魚(yú)類(lèi)廢棄資源再利用，但是卻仍然存在局限性。例如，歐盟法規(guī)EC?1069/2009規(guī)定，動(dòng)物副產(chǎn)品不得用于同種類(lèi)動(dòng)物或養(yǎng)殖魚(yú)飼養(yǎng)。魚(yú)鱗是主要的魚(yú)棄物之一，主要由羥基磷灰石和膠原蛋白組成。魚(yú)鱗在骨折內(nèi)固定和角膜再生中的成功應(yīng)用，表明其具有生物可吸收的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)魚(yú)鱗的主要成分羥基磷灰石的研究發(fā)現(xiàn)，其不僅具有良好的生物相容性，而且可以抑制腫瘤細(xì)胞的增殖。這些證據(jù)揭示了魚(yú)鱗作為細(xì)胞培養(yǎng)基底的潛在應(yīng)用價(jià)值。早在2013年，研究人員就創(chuàng)新地使用低成本的光盤(pán)作為培養(yǎng)基底進(jìn)行可擴(kuò)展的細(xì)胞對(duì)齊研究。我們課題組先前研究表明，帶有預(yù)制納米凹槽的廢棄光盤(pán)和電腦光驅(qū)激光雕刻的石墨烯3D微圖案均能用于細(xì)胞導(dǎo)向生長(zhǎng)。通過(guò)對(duì)魚(yú)鱗表面形貌、機(jī)械特性、成分組分等研究，激發(fā)人們開(kāi)發(fā)出各種仿生減阻材料、柔性護(hù)甲。然而，這些研究卻忽視了魚(yú)鱗天然結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)細(xì)胞行為(尤其是腫瘤細(xì)胞行為)和模擬天然ECM方面的巨大的天然優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)了廢棄?mèng)~鱗在制備各向異性基底中的應(yīng)用。

本發(fā)明的另一目的在于提供了廢棄?mèng)~鱗作為各向異性基底模擬ECM用于癌細(xì)胞定向調(diào)控和藥物敏感性評(píng)估中的應(yīng)用。

本申請(qǐng)以廢棄鯽魚(yú)鱗為例，詳細(xì)研究其表面形貌、化學(xué)成分、浸潤(rùn)性、細(xì)胞毒性以及對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)行為影響，揭示魚(yú)鱗作為模擬ECM的各向異性培養(yǎng)基底用于細(xì)胞定向調(diào)控和抗癌藥物敏感性評(píng)估的可行性。這項(xiàng)研究不僅為天然生物廢棄物轉(zhuǎn)化為模擬天然ECM的細(xì)胞培養(yǎng)基底用于細(xì)胞行為調(diào)控提供新機(jī)遇，還有助于加深對(duì)腫瘤發(fā)生發(fā)展的規(guī)律認(rèn)識(shí)，促進(jìn)抗癌藥物活性的準(zhǔn)確可靠評(píng)估。