一种模具和一种肌肉干细胞排列生长的方法及其应用

本发明属于细胞培养，具体涉及一种模具和一种肌肉干细胞排列生长的方法及其应用。

背景技术：

1、人造肉是一种替代蛋白质来源，是为了满足未来人们对肉类蛋白质的需求和缓解畜牧业带来的环境压力而出现的新兴产品。严格来说，目前人造肉并无十分清晰的定义，大部分国家归类于“肉类替代品”。而“人造肉”主要分为两大类，一类是以高含量植物蛋白为主要成分的植物肉(plant-basedmeat)，另一类是利用动物干细胞培养的细胞培养肉(culturedmeat)。由于细胞在体外培养过程中模仿细胞在体内生长和分化的过程，从而可以生产出与传统肉制品具有相同营养和感官特性的产品。

2、早在20世纪30年代，就有研究学者提出了细胞培养肉的概念。2002年第一次进行了细胞培养肉的演示。2013年，markpost博士团队利用牛成肌细胞培养出第一块人造牛排并将其制作成汉堡包，但是其成本很高(重85克，价格约33万美元)。2016年，美国食品技术公司mem-phismeats全球首次研制出人造牛肉丸和人造鸡肉。2019年，南京农业大学周光宏团队等对猪肌肉干细胞进行培养获得了中国第一块人造肉。如今，越来越多的公司(截至2021年中期至少有70家)正在努力将细胞培养肉商业化和扩大规模，但是还面临着许多挑战。其中要使细胞培养肉在营养、口感和风味方面与真实肉制品更接近就是一个大的挑战，也是未来人造肉的主要研究发展方向。

3、为了开发与真实肉类相似的细胞培养肉，有必要考虑自然产生的肌肉组织的结构。在大部分可食用的脊椎动物(猪，牛，鸡，鱼等)中存在三种肌肉组织，分别为骨骼肌、平滑肌和心脏肌肉，其中骨骼肌是动物机体中最大组织，是肉的重要来源。骨骼肌的主要功能单位是肌肉纤维(也称为肌细胞)；肌肉纤维被组织成束，称为肌束；肌束再被组织成肌肉。排列整齐的肌肉纤维、脂肪、结构化的结缔组织和肌肉的其他结构元素共同产生了其机械特性，如果将肌肉作为肉食用，则这些特性被视为质地。因此，排列整齐的肌肉纤维是肌肉组织的一大特点。因此有必要开发出一种装置和/或方法来实现肌肉干细胞在三维培养条件下排列生长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模具和一种肌肉干细胞排列生长的方法及其应用，利用所述模具能够使肌肉干细胞在三维环境下排列生长。

2、本发明提供了一种模具，包括凹槽和竖向插入所述凹槽两端的针形组件。

3、优选的，所述凹槽的材质包括硅胶；所述凹槽的形状包括u型。

4、优选的，所述针形组件包括大头针；所述针形组件的间距为3～9mm。

5、本发明还提供了一种肌肉干细胞排列生长的方法，包括以下步骤：

6、1)将肌肉干细胞的细胞悬液、预凝胶基质和凝血酶混合，得到混合悬液；

7、2)将所述混合悬液加入到无菌的上述方案所述的模具中，凝固形成细胞纤维蛋白水凝胶；

8、3)在所述细胞纤维蛋白水凝胶中加入增殖培养基，进行细胞培养；

9、所述预凝胶基质以dmem高糖培养基为基础，还包含纤维蛋白原和抗生素。

10、优选的，所述混合悬液中纤维蛋白原的浓度为8～10mg/ml。

11、优选的，所述混合悬液中肌肉干细胞的浓度为4×106～9×106个/ml；所述混合悬液中凝血酶的浓度为4～5u/ml。

12、优选的，所述抗生素包括青霉素g钠盐和硫酸链霉素；所述预凝胶基质中青霉素g钠盐的浓度为100u/ml；所述预凝胶基质中硫酸链霉素的浓度为0.1mg/ml。

13、优选的，所述凝固的条件包括：温度为25～27℃，co2的体积浓度为4％～6％，时间为20～60min。

14、优选的，所述细胞培养的温度为25～27℃；所述细胞培养的co2的体积浓度为4％～6％；所述细胞培养包括依次进行的增殖培养和分化培养；所述增殖培养的时间为3～5d；所述分化培养的时间为6～8d。

15、本发明还提供了上述方案所述的模具或者所述的方法在制备细胞培养肉中的应用。

16、本发明提供了一种模具，包括凹槽和竖向插入所述凹槽两端的针形组件。在本发明中，所述凹槽用于盛装凝胶；所述针形组件用于固定凝胶，将凝胶两端固定之后，细胞受到机械作用，就会朝着固定的方向生长，从而控制细胞生长的方向性。本发明利用凹槽和针形组件组合成的模具能够实现三维培养中细胞的排列生长，其中针形组件有一定的锚定作用，可以控制细胞生长的方向性，使肌肉干细胞生长分化为排列整齐的肌管组织。本发明首次实现了鱼肌卫星细胞在三维环境中的排列生长分化，推动了细胞培养鱼肉的发展。

技术特征：

1.一种模具，其特征在于，包括凹槽和竖向插入所述凹槽两端的针形组件。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述凹槽的材质包括硅胶；所述凹槽的形状包括u型。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述针形组件包括大头针；所述针形组件的间距为3～9mm。

4.一种肌肉干细胞排列生长的方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合悬液中纤维蛋白原的浓度为8～10mg/ml。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述混合悬液中肌肉干细胞的浓度为4×106～9×106个/ml；所述混合悬液中凝血酶的浓度为4～5u/ml。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述抗生素包括青霉素g钠盐和硫酸链霉素；所述预凝胶基质中青霉素g钠盐的浓度为100u/ml；所述预凝胶基质中硫酸链霉素的浓度为0.1mg/ml。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述凝固的条件包括：温度为25～27℃，co2的体积浓度为4％～6％，时间为20～60min。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述细胞培养的温度为25～27℃；所述细胞培养的co2的体积浓度为4％～6％；所述细胞培养包括依次进行的增殖培养和分化培养；所述增殖培养的时间为3～5d；所述分化培养的时间为6～8d。

10.权利要求1～3任意一项所述的模具或者权利要求4～9任意一项所述的方法在制备细胞培养肉中的应用。

技术总结
本发明提供了一种模具和一种肌肉干细胞排列生长的方法及其应用，属于细胞培养技术领域；所述模具包括凹槽和竖向插入所述凹槽两端的针形组件。在本发明中，所述凹槽用于盛装凝胶；所述针形组件用于固定凝胶，将凝胶两端固定之后，细胞受到机械作用，就会朝着固定的方向生长，从而控制细胞生长的方向性。本发明利用凹槽和针形组件组合成的模具能够实现三维培养中细胞的排列生长，其中针形组件有一定的锚定作用，可以控制细胞生长的方向性，使肌肉干细胞生长分化为排列整齐的肌管组织。本发明首次实现了鱼肌卫星细胞在三维环境中的排列生长分化，推动了细胞培养鱼肉的发展。

技术研发人员：陈启和,娄行行,刘东红,徐恩波,张圣良
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14