一种生物体及促进其定向生长的方法

allin2026-09-28  16


本发明属于生物体培养领域,特别是涉及一种生物体及促进其定向生长的方法。


背景技术:

1、类器官,是一种基于3d体外细胞培养系统建立的与体内来源组织或器官高度相似的一种模型。这些3d体外培养系统可复制出已分化组织的复杂空间形态,能做到与体内分化的组织器官具有相似的生理反应。类器官制备的典型方法首先要分离出胚胎或多能干细胞,然后将它们培养在一个支持介质(如基质胶matrigel)上,使其能够三维生长。类器官的应用场景非常广泛,可用于疾病模型,如发育相关问题、遗传疾病、肿瘤癌症等的研究,并实现对药物药效和毒性进行更有效、更真实的检测,相比于动物模型很大程度上避免了因动物和人类细胞间的差异而导致的检测结果不一致。

2、然而,目前在体外构建的类器官在形态和结构等方面与真正的组织、器官存在显著差异,主要表现为目前体外环境中难以引导类器官内细胞群定向生长,使得其功能与体内对应组织相差甚远。


技术实现思路

1、为解决上述现有技术中的至少部分问题,本发明通过层状材料产生仿生梯度电场,实现了体外引导生物体定向生长,构建了形态、结构和功能高度模拟体内对应组织的类器官。具体地,本发明包括以下内容。

2、本发明的第一方面,提供一种用于促进生物体定向生长的方法,其包括使所述生物体处于电势由高到低的空间梯度电场环境的步骤。

3、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述生物体包括单细胞、多细胞体、组织和类器官中的至少一种。

4、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述定向生长包括下述至少一种:

5、细胞沿由高到低的电势变化方向或者沿梯度电场方向分裂或增殖;

6、组织或类器官沿由高到低的电势变化方向或者沿梯度电场方向出芽或生长。

7、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述梯度电场包括沿某一直线方向电势强度的大小随空间坐标而变的电场。

8、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述梯度电场由向上的表面电势产生。

9、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述梯度电场通过表面材料内部电畴极化产生。

10、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述梯度电场的强度随距离材料表面的距离变化而呈指数衰减的空间梯度变化。

11、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述电势变化范围为10-150 mv。

12、在某些实施方案中,根据本发明所述的用于促进生物体定向生长的方法,其中,所述生物体为类器官,所述方法包括使细胞或细胞群体在带正电势的材料表面进行贴壁培养,从而使类器官沿垂直或大致垂直的方向定向生长。

13、本发明的第二方面,提供一种用于促进生物体定向生长的培养体系,其包括培养皿和培养基,其中与所述培养基接触的培养皿的至少部分表面具有正电势,从而在沿所述具有正电势的表面垂直或大致垂直的方向上形成梯度电场。

14、本发明的第三方面,提供一种生物体,其通过本发明所述的方法制备得到。

15、本发明构建了以钛酸锶为衬底、以铷酸锶为调控层和以铁酸铋为内部电畴极化层的层状材料,通过层状材料产生表面电势也就是梯度电场,实现体外引导生物体定向生长,从而构建形态、结构和功能高度模拟体内对应组织的类器官。



技术特征:

1.一种用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,包括使所述生物体处于由强到弱的梯度电场环境的步骤。

2.根据权利要求1所述的用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,所述生物体包括单细胞、多细胞体、组织和类器官中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,所述定向生长包括下述至少一种:

4.根据权利要求1所述的用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,所述梯度电场包括沿某一直线方向电势强度的大小随空间坐标而变的电场。

5.根据权利要求1所述的用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,所述梯度电场由向上的表面电势产生。

6.根据权利要求1所述的用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,所述梯度电场由表面材料内部电畴极化产生。

7. 根据权利要求1所述的用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,所述梯度电场的强度随距离材料表面的距离变化而呈指数衰减的空间梯度变化,其中,所述表面电势变化范围为10-150 mv。

8.根据权利要求1所述的用于促进生物体定向生长的方法,其特征在于,所述生物体为类器官,所述方法包括使细胞或细胞群体在具有正电势的材料表面进行贴壁培养,从而使类器官沿垂直或大致垂直的方向定向生长。

9.一种用于促进生物体定向生长的培养体系,其特征在于,包括培养皿和培养基,其中与所述培养基接触的培养皿的至少部分表面具有正电势,从而在沿所述具有正电势的表面垂直或大致垂直的方向上形成梯度电场。

10.一种生物体,其特征在于,通过权利要求1-8任一项所述的方法制备得到。


技术总结
本发明公开一种生物体及促进其定向生长的方法。该生物体包括单细胞、多细胞体、组织和类器官中的至少一种。该方法包括使生物体处于由强到弱的梯度电场环境的步骤。本发明构建了以钛酸锶为衬底、以铷酸锶为调控层以及以铁酸铋为内部电畴极化层的层状材料,通过层状材料产生表面电势,即梯度电场实现体外引导生物体定向生长,从而构建形态、结构和功能高度模拟体内对应组织的类器官。

技术研发人员:韦金奇,邓旭亮,褚祎,马丹宁,魏泰
受保护的技术使用者:北京大学口腔医学院
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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