一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具和提取方法

一种基于软性材料的胰岛
β
细胞微型提取模具和提取方法
技术领域
1.本发明涉及细胞提取技术领域，尤其涉及一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具和提取方法。


背景技术：

2.i型糖尿病是由自身免疫系统破坏了产生胰岛素的胰岛β细胞引起的，使患者难以产生足够的胰岛素，导致体内血糖水平升高。近年来，已有大量关于精确控制血糖水平的胰岛素递送方法的研究，比如传统的胰岛素吸入器，皮肤贴传送和胰脏移植方法。在胶原颗粒中培养胰岛β细胞或胰岛可抑制细胞死亡并维持正常生物学功能。近年来发展出很多用于培养胶原蛋白微颗粒的方法，如复制模具、非润湿模板中粒子复制和无底成型技术，但这些方法效率较低，并且往往对颗粒会造成机械损伤，挤压微模是最传统的提取方法，但不均匀的提取力容易损坏柔软的胶原蛋白微粒。


技术实现要素：

3.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具和提取方法。
4.本发明提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具，包括：模具本体；
5.模具本体采用柔性材料制成，模具本体顶部具有多个用于容纳单个细胞的细胞培养槽，所述细胞培养槽顶部开口，且模具本体内部具有空气通道，所述空气通道侧壁设有与外部连通的进气口，通过所述进气口进出气带动模具本体形变以带动所述细胞培养槽顶部开口打开和/或闭合。
6.优选地，模具本体包括自上而下依次设置的上模槽层、中形变层和下支撑层，多个细胞培养槽设置在上模槽层顶部，所述空气通道位于中形变层内。
7.优选地，上模槽层、中形变层和下支撑层均采用ecoflex-30溶液固化而成，且固化后的上模槽层、中形变层和下支撑层中相邻而成通过ecoflex-30溶液粘接固定。
8.优选地，所述空气通道具有环形结构，多个细胞培养槽均匀分布在所述环形结构上方。
9.优选地，模具本体具有圆柱状结构，所述空气通道具有与模具本体同轴设置的圆环结构。
10.本发明中，所提出的基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具，模具本体采用柔性材料制成，模具本体顶部具有多个顶部开口的细胞培养槽，且模具本体内部具有空气通道，所述空气通道侧壁设有与外部连通的进气口，通过所述进气口进出气带动模具本体形变以带动所述细胞培养槽顶部开口打开和/或闭合。通过上述优化设计的基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具，通过气动形变形成微型细胞培养槽结构，帮助获得单个胰岛β细胞胶原微粒，且不会对胰岛β细胞造成损伤，使得其在后续培养检测中彼此之间存在较大空间，会降低细胞通讯效率，表现出快速感知葡萄糖并分泌胰岛素的生物学功能，从而释放更高浓
度的胰岛素。
11.本发明还提出一种胰岛β细胞的提取方法，基于上述的基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具实现，包括下列步骤：
12.s1、将胰岛β细胞与胶原蛋白溶液混合，并将上述混合物分配到所述细胞培养槽中，使混合物在所述细胞培养槽内发生固化；
13.s2、将固化后的混合物微粒释放到培养基内进行培养。
14.优选地，在s1中，所述胶原蛋白溶液通过将光引发剂与聚乙二醇二丙烯酸酯溶液后使用紫外线照射制成。
15.优选地，在s1中，光引发剂采用3％的2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。
16.优选地，在s1中，在所述将上述混合物分配到所述细胞培养槽中之前，通过所述进气口向所述空气通道内注入气体，带动所述细胞培养槽顶部开口打开，并在放入混合物之后，将气体从所述空气通道内抽出。
17.优选地，在s2中，在所述将固化后的混合物微粒释放到培养基内之前，通过所述进气口向所述空气通道内注入气体，带动所述细胞培养槽顶部开口打开。
18.本发明中，所提出的胰岛β细胞的提取方法，利用上述的基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具实现细胞提取，其技术效果与上述提取模型类似，因此不再赘述。
附图说明
19.图1为本发明提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具的一种实施方式的整体结构示意图。
20.图2为本发明提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具的一种实施方式的爆炸结构示意图。
21.图3为本发明提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具的一种实施方式的中形变层和下支撑层的配合结构示意图。
具体实施方式
22.如图1至3所示，图1为本发明提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具的一种实施方式的整体结构示意图，图2为本发明提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具的一种实施方式的爆炸结构示意图，图3为本发明提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具的一种实施方式的中形变层和下支撑层的配合结构示意图。
23.参照图1至3，本实施例提出的一种基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具，包括：模具本体；
24.模具本体采用柔性材料制成，模具本体顶部具有多个用于容纳单个细胞的细胞培养槽11，所述细胞培养槽11顶部开口，且模具本体内部具有空气通道21，所述空气通道21侧壁设有与外部连通的进气口，通过所述进气口进出气带动模具本体形变以带动所述细胞培养槽11顶部开口打开和/或闭合。
25.通过本实施例的基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具进行胰岛β细胞的提取过程，包括下列步骤：
26.s1、将胰岛β细胞与胶原蛋白溶液混合，并将上述混合物分配到所述细胞培养槽11
中，使混合物在所述细胞培养槽11内发生固化；
27.s2、将固化后的混合物微粒释放到培养基内进行培养。
28.在本实施例中，所提出的基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具，模具本体采用柔性材料制成，模具本体顶部具有多个顶部开口的细胞培养槽，且模具本体内部具有空气通道，所述空气通道侧壁设有与外部连通的进气口，通过所述进气口进出气带动模具本体形变以带动所述细胞培养槽顶部开口打开和/或闭合。通过上述优化设计的基于软性材料的胰岛β细胞微型提取模具，通过气动形变形成微型细胞培养槽结构，帮助获得单个胰岛β细胞胶原微粒，且不会对胰岛β细胞造成损伤，使得其在后续培养检测中彼此之间存在较大空间，会降低细胞通讯效率，表现出快速感知葡萄糖并分泌胰岛素的生物学功能，从而释放更高浓度的胰岛素。
29.由于本实施例的模具本体采用柔性材料制成，因此在具体提取方法中，在s1中，在所述将上述混合物分配到所述细胞培养槽11中之前，通过所述进气口向所述空气通道21内注入气体，带动所述细胞培养槽11顶部开口打开，并在放入混合物之后，将气体从所述空气通道21内抽出。通过模型本体的弹性形变，实现细胞培养槽开口的打开和恢复，从而便于细胞混合液滴的放入。
30.同样地，在s2中，在所述将固化后的混合物微粒释放到培养基内之前，通过所述进气口向所述空气通道21内注入气体，带动所述细胞培养槽11顶部开口打开，便于细胞胶原微粒的释放。
31.进一步地，可向开口打开的细胞培养槽内注入培养基或缓冲液，使得固化后的混合物微粒浮在液体表面，从而便于其从培养槽内释放。
32.为了实现细胞培养槽的快速形变，在具体设计方式中，所述空气通道21具有环形结构，多个细胞培养槽11均匀分布在所述环形结构上方。在需要形变时，通过向空气通道内注入少量气体，即可实现模具本体顶层更大面积更大角度的形变，从而增大细胞培养槽开口的打开形变。
33.在进一步具体设计方式中，模具本体具有圆柱状结构，所述空气通道21具有与模具本体同轴设置的圆环结构。
34.在本实施例的模具本体的具体结构设计中，模具本体包括自上而下依次设置的上模槽层1、中形变层2和下支撑层3，多个细胞培养槽11设置在上模槽层1顶部，所述空气通道21位于中形变层2内。通过三层式设计，便于模具本体的加工制备。
35.具体地，上模槽层1、中形变层2和下支撑层3均采用ecoflex-30(聚己二酸对苯二甲酸丁二酯，生产商：smooth-on公司)溶液固化而成，且固化后的上模槽层1、中形变层2和下支撑层3中相邻而成通过ecoflex-30溶液粘接固定。
36.下面以一个具体实施方式详细说明本实施例的模具本体的制备过程。预先使用3d打印分别打印三个层的模型。制备时，将未固化的ecoflex-30溶液倒入每个模型中并在室温下固化4小时。固化后，分别将三个层分别从三个模型中剥离。使用未固化的ecoflex-30作为胶水将三个层在室温下粘合，并放置4小时。
37.在一种具体尺寸设计中，模具本体的直径为2.5cm，气体通道内径为1.7cm，外径为2.5cm，宽度为0.3cm，高度为0.4cm。气体通道直径会影响每个细胞培养槽变形的扩大效率，可通过仿真得到最优解。具体地，可将细胞培养槽设计为直径为0.5mm，且深度为300μm。
38.此外，在胰岛β细胞的具体提取过程中，在s1中，所述胶原蛋白溶液通过将光引发剂与聚乙二醇二丙烯酸酯溶液后使用紫外线照射制成。其中，光引发剂采用3％的2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。
39.在实际操作中，所述细胞胶原微粒也可以从大鼠尾巴中提取的i型胶原溶液制成，细胞封装的最终浓度为3.5mg ml-1。
40.下面以一个具体实施方式详细说明采用本实施例的模具本体进行细胞提取的过程。首先，将胰岛β细胞与3.5mg/ml胶原蛋白溶液和聚乙二醇二丙烯酸酯溶液混合，并将混合物分配到模具本体的细胞培养槽内，在预设环境下使其固化。然后，通过向空气通道内充气使其发生形变，将固化的微粒从细胞培养槽中释放到rpmi-1640培养基(roswell park memorial institute(rpmi)1640培养基，洛斯维
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帕克纪念研究所生产)。最后，将改微粒在37℃的湿润培养箱(5％co2和95％空调)中培养超过14天，以监测胰岛素分泌。通过上述过程，实现胰岛β细胞的无损伤提取和培养。
41.通过本实施例的制备的细胞蛋白微粒，在培养时分泌的胰岛素浓度比常规悬浮细胞方法高3到6倍。
42.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。