干细胞及细胞片无损培养全新解决方案

第五届CBIC细胞生物产业大会暨第三届中国生物医药创新合作大会于11月2-3日在成都盛大召开。细胞和生物医药会场分别讨论了“细胞疗法创新与应用、干细胞临床应用与产业转化、基因治疗与溶瘤病毒产业化应用”三大专题，400余行业大咖、50余家细胞和生物医药领域的知名企业同台展出行业最新的技术、产品和服务。

干细胞作为细胞治疗领域关注的热点，在组织修复、细胞治疗和再生医学等多方面发挥着重要作用。近年来，在相关政策和资金的支持下，干细胞科研、临床应用研究与新药申报数量逐步上升，截至2022年10月国内干细胞新药IND受理已达22项，CDE受理25项。

在干细胞临床应用过程中，目前通常采用局部注射、静脉回输及利用生物材料进行干细胞负载治疗的方式。然而，无论是单细胞培养，还是细胞膜片培养，都是采用胰酶或者刮刀进行脱附，其相关生物活性物质、细胞及胞外基质都会受到损伤，影响细胞的生物活性，使治疗效果不理想。

针对上述行业现状，四川大川合颐生物科技有限公司（下称大川合颐）总经理张川博士在本次细胞产业大会上提出了“干细胞及细胞片无损培养全新解决方案”。

 

图1 大川合颐总经理张川博士于展会上向大家分享

聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）是一种温度敏感材料，它的温敏特性来源于其表面分子链上同时具有亲水性基团酰胺基(-CONH-)和疏水性的异丙基[-CH(CH3)2-]，根据温度的变化可以切换亲水性与疏水性，这一特点使得它在生物医学、软机器人、智能设备等多个领域有着广阔的应用前景。

将PNIPAM高分子链枝接在培养皿表面，当温度在37℃时，培养皿表面疏水，细胞贴附培养；当温度在25℃时，培养皿表面亲水，细胞实现脱附，其效果示意图见图2。

  

图2 温度敏感性细胞培养皿和温度调节的细胞黏附和分离

A.电子束辐照NIPAM修饰的TCPS培养皿 B.温度影响细胞黏附使其从PNIPAM表面脱附下来 C.经PNIPAM修饰的细胞培养耗材制造细胞片

但目前PNIPAM在细胞培养的应用中，还存在着许多仍需解决的问题，其中：

1.大部分仍将PNIPAM以支链形式枝接于培养基材表面，这使得在细胞脱附过程中，PNIPAM随之一同脱落的概率较大。

2.由于PNIPAM含有酰胺键，存在一定的细胞毒性，目前常用的解决方法是向其中引入生物相容性良好的分子或基元，但这种方法也使得PNIPAM的性质有所改变，从而应用范围受到影响。

大川合颐推出的SuperCell™温敏智能细胞培养耗材通过将PNIPAM制作成纳米微球，再利用共价键与非共价键相结合的方式吸附固定到细胞培养基材表面，使其仅通过温度的切换就能达到细胞无损脱附的效果。

图3 温敏脱附效果

技术革新

与此前温敏材料在细胞培养应用上的技术不同，SuperCell™系列温敏智能细胞培养耗材将温敏材料PNIPAM制作成纳米级微球，通过独特工艺将其固定在基材表面，稳定性高，从而彻底解决上述温敏材料在细胞培养应用中存在的问题。

与此同时，独特的微球技术在细胞脱附过程中，不仅仅利用材料本身所具有的亲疏水特性变化来实现细胞的无损脱附，还由于细胞和表面的结合位点被水分子侵占，微球硬度降低、体积膨胀，使细胞无损脱附的效率更高。

 

图4 温敏脱附机制

图5 温敏技术的应用   

 

图6 利用SuperCell™收获的细胞膜片

使用SuperCell™系列温敏智能细胞培养耗材培养出的细胞片与单细胞悬液，可广泛应用于再生医学、细胞流式分析、细胞无损扩增等。

截止目前，该产品自2021年底上市以来，已与国内20余家企业及科研单位取得合作。

在此次大会上，众多专家带来的关于“细胞在临床应用与产业转化”方面的演讲报告颇受关注。不过，“干细胞及细胞片无损培养全新解决方案”无疑是大家关注的重中之重，全新方案的出现，拓宽了以往大家对于细胞培养的认知，为细胞培养、细胞生物制药乃至整个细胞产业都打开了一扇全新的大门。

（本文由“贴壁细胞之家”供稿）

参考文献:KenichiNagase,Thermoresponsiveinterfaces obtained using poly(N-isopropylacrylamide)-based copolymer for bioseparation and tissue engineering applications，Advances in Colloid and Interface Science,29(2021),102487.