CS247431B1 - Polymeric compositions for stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells - Google Patents

Polymeric compositions for stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells Download PDF

Info

Publication number
CS247431B1
CS247431B1 CS46485A CS46485A CS247431B1 CS 247431 B1 CS247431 B1 CS 247431B1 CS 46485 A CS46485 A CS 46485A CS 46485 A CS46485 A CS 46485A CS 247431 B1 CS247431 B1 CS 247431B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
aldimine
polymer
animal cells
polymer compositions
groups
Prior art date
Application number
CS46485A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Miroslav Stol
Miroslav Tolar
Original Assignee
Miroslav Stol
Miroslav Tolar
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miroslav Stol, Miroslav Tolar filed Critical Miroslav Stol
Priority to CS46485A priority Critical patent/CS247431B1/en
Priority to CS496985A priority patent/CS248861B3/en
Publication of CS247431B1 publication Critical patent/CS247431B1/en

Links

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Řešení se týká polymerních kompozic schopných) stimulovat adhezi, růst a diferenciaci živočišných buněk. Podstata biologické aktivity polymerních kompozic spočívá v přítomnosti aldiminových vazebných seskupení v polymerní matrici kompozice. Polymerní matrici tvoří syntetické nebo přírodní polymery či kopolymery. Tvorby aldiminového vazebného seskupení se mohou zúčastnit látky obsahující reaktivní aldehydické skupiny a látky obsahující primární aminoskupiny. Aidehydické skupiny nebo primární aminoskupiny mohou být případně nedílnou součástí polymerní matrice. Biologicky aktivní polymerní kompozice se používají zejména v podobě kultivačních podložek při kultivacích živočišných buněk. Kultivace těchto buněk se provede za jinak obvyklých podmínek, např. v rozmezí pH 7,2 až 7,4, kde je aldiminové vazebné seskupení zcela stabilní. Polymerní kompozice jsou určeny hlavně pro kultivaci živočišných buněk v laboratořích či biotechnologiích a mohou případně nalézt uplatnění i v oboru medicíny.The solution relates to polymer compositions capable of stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells. The essence of the biological activity of polymer compositions lies in the presence of aldimine binding groups in the polymer matrix of the composition. The polymer matrix consists of synthetic or natural polymers or copolymers. The formation of the aldimine binding group can involve substances containing reactive aldehyde groups and substances containing primary amino groups. Aldehydic groups or primary amino groups can optionally be an integral part of the polymer matrix. Biologically active polymer compositions are used mainly in the form of culture media in the cultivation of animal cells. The cultivation of these cells is carried out under otherwise usual conditions, e.g. in the pH range of 7.2 to 7.4, where the aldimine binding group is completely stable. The polymer compositions are intended mainly for the cultivation of animal cells in laboratories or biotechnology and may also find application in the field of medicine.

Description

(54) Polymerní kompozice k stimulaci adheze, růstu a diferenciace živočišných buněk(54) Polymer compositions for stimulating the adhesion, growth and differentiation of animal cells

Řešení se týká polymerních kompozic schopných) stimulovat adhezi, růst a diferenciaci živočišných buněk.The invention relates to polymer compositions capable of stimulating the adhesion, growth and differentiation of animal cells.

Podstata biologické aktivity polymerních kompozic spočívá v přítomnosti aldiminových vazebných seskupení v polymerní matrici kompozice. Polymerní matrici tvoří syntetické nebo přírodní polymery či kopolymery. Tvorby aldiminového vazebného seskupení se mohou zúčastnit látky obsahující reaktivní aldehydické skupiny a látky obsahující primární aminoskupiny. Aidehydické skupiny nebo primární aminoskupiny mohou být případně nedílnou součástí polymerní matrice.The essence of the biological activity of the polymer compositions lies in the presence of aldimine binding moieties in the polymer matrix of the composition. The polymer matrix consists of synthetic or natural polymers or copolymers. Substances containing reactive aldehyde groups and substances containing primary amino groups may be involved in the formation of the aldimine linkage group. The aldehyde groups or primary amino groups may optionally be an integral part of the polymer matrix.

Biologicky aktivní polymerní kompozice se používají zejména v podobě kultivačních podložek při kultivacích živočišných buněk. Kultivace těchto buněk se provede za jinak obvyklých podmínek, např. v rozmezí pH 7,2 až 7,4, kde je aldiminové vazebné seskupení zcela stabilní.Biologically active polymer compositions are used in particular in the form of culture supports in the cultivation of animal cells. Culturing of these cells is performed under otherwise usual conditions, e.g. in the range of pH 7.2 to 7.4, where the aldimine binding moiety is completely stable.

Polymerní kompozice jsou určeny hlavně pro kultivaci živočišných buněk v laboratořích či biotechnologiích a mohou případně nalézt uplatnění i v oboru medicíny.The polymer compositions are mainly intended for the cultivation of animal cells in laboratories or biotechnologies and may also find application in the medical field.

Vynález se týká polymerních kompozic ke stimulaci adheze, růstu a diferenciaci živočišných buněk.The invention relates to polymer compositions for stimulating the adhesion, growth and differentiation of animal cells.

Jsou známy přirozené látky, které umožňují přichycení buněk ke kultivační podložce. Jsou to některé vysokomolekulární složky tkání, proteiny či glykoproteiny, jako je kolagen či elastin, fibronektin a laminin.Natural substances are known which allow the cells to attach to the culture medium. These are some high molecular weight tissue components, proteins or glycoproteins such as collagen or elastin, fibronectin and laminin.

K danému účelu se též používají některé syntetické polymery a polymerní kompozity, nebo chemicky modifikované pevné kultivační povrchy v podobě misek, lahví, plošných či kapilárních membrán. V poslední době jsou dostupné i sférické mikronosiče, které jsou vhodné pro kultivace buněk v laboratořích i biotechnologiích. Paleta dosud zde používaných materiálů je velmi rozmanitá. Patří sem například polylysin, kompozit polyHEMA-kolagen, chemicky modifikovaný polystyren, dextran, agaróza, celulóza, želatina a další látky. Nevýhodou uvedených materiálů je jejich nízká biologická účinnost a/nebo neúplná charakterizace vlastních kultivačních povrchů.Certain synthetic polymers and polymer composites or chemically modified solid culture surfaces in the form of bowls, bottles, flat or capillary membranes are also used for this purpose. More recently, spherical microcarriers are available which are suitable for cell cultivation in laboratories and biotechnologies. The range of materials used so far is very diverse. These include, for example, polylysine, polyHEMA-collagen composite, chemically modified polystyrene, dextran, agarose, cellulose, gelatin and other substances. A disadvantage of said materials is their low biological activity and / or incomplete characterization of the culture surfaces themselves.

Novým řešením uvedené problematiky jsou biologicky aktivní polymerní kompozice podle vynálezu, vyznačené tím, že sestávají z matrice syntetického nebo přírodního polymeru či kopolymeru, z monofunkčního nebo difunkčního či polyfunkčního aldehydu, a z fyziologicky nezávadné látky, která obsahuje nejméně jednu primární aminoskupinu ve své molekule, přičemž všechny reaktivní aldehydické skupiny jsou vázány s primárními aminoskupinami v podobě aldiminového seskupení.A novel solution to this problem is the biologically active polymer composition of the invention, characterized in that it consists of a matrix of synthetic or natural polymer or copolymer, a monofunctional or difunctional or polyfunctional aldehyde, and a physiologically acceptable substance containing at least one primary amino group in its molecule. all reactive aldehyde groups are bonded to the primary amino groups in the form of an aldimine moiety.

Polymerní kompozice podle vynálezu se odlišují od všech známých materiálů používaných k pěstování živočišných buněk tím, že obsahují definované množství aldiminových vazebních seskupení. Přestože existence aldiminového vazebného seskupení je již dlouho známa, jeho biologická aktivita, ve smyslu stimulace adheze, růstu a diferenciace živočišných buněk, nebyla dosud nikde popsána. Známé je pouze využití aldiminové vazby k imobílizací farmak, enzymů a některých dalších látek. U takových systémů má aldiminové vazebné seskupení pouze funkci ligandu, sloužícího k navázání látek, které samy o sobě a podle své povahy vykazují určitou biologickou aktivitu.The polymer compositions of the invention differ from all known materials used to grow animal cells in that they contain a defined number of aldimine binding moieties. Although the existence of an aldimine binding moiety has long been known, its biological activity in terms of stimulating the adhesion, growth and differentiation of animal cells has not been described anywhere. Only the use of the aldimine bond to immobilize pharmaceuticals, enzymes and some other substances is known. In such systems, the aldimine binding moiety has only the function of a ligand to bind substances which, by their nature and by their nature, exhibit some biological activity.

K přípravě biologicky aktivních polymerních kompozic, podle přítomného vynálezu, je možno použít následujících látek, které lze formálně rozdělit do tří skupin:The following substances, which can be formally divided into three groups, can be used to prepare the biologically active polymer compositions of the present invention:

I. Látky tvořící základní polymerní matrici.I. Substances forming the basic polymer matrix.

Tuto skupinu tvoří fyziologicky nezávadné syntetické nebo přírodní polymery či kopolymery. Podle své povahy mohou být hydrofilní nebo hydrofobní, rozpustné či nerozpustné, příp. trojrozměrně zesitěné. Výchozí polymerní látky mohou být zcela inertní, nebo mohou obsahovat bud aldehydové nebo primární aminové skupiny, které se dále zúčastní tvorby vlastního aldiminového vazebného seskupení. Příkladem vhodných polymerních látek jsou zejména:This group consists of physiologically acceptable synthetic or natural polymers or copolymers. Depending on their nature, they may be hydrophilic or hydrophobic, soluble or insoluble, respectively. three-dimensionally cross-linked. The starting polymeric substances may be completely inert, or may contain either aldehyde or primary amine groups, which further participate in the formation of their own aldimine bonding moiety. Examples of suitable polymeric substances are in particular:

Syntetické polymery a kopolymery na základě esterů nebo amidů kyseliny methakrylové či akrylové, např. typu glykolesterů, jako je póly(2-hydroxyetylmethakryláť) či póly(4-hydroxybutylakrylát), typu glykoléter-esterů, jako je póly(5-hydroxy-3-oxapentylmethakrylát), typu polyhydroxylovýoh esterů, jako je polyglycerylmethakrylát či polysorbitylmethakrylát, typu alkoxy-alkylových esterů, jako je póly(2-etoxy-etylmetakrylát), typu akrylových esterů, jako je polymetylmethakrylát či póly(n-butylakrylát), dále typu akrylamidu či methakrylamidu, které mohou být případně N-mono či Ν,Ν-disubstituované, jako je poly/N-(2-hyroxypropyl)-methakrylamid/ či poly/Ν,Ν-(dietyl)-akrylamid/.Synthetic polymers and copolymers based on methacrylic or acrylic acid esters or amides, such as glycol esters such as poles (2-hydroxyethyl methacrylate) or polyesters (4-hydroxybutyl acrylate), glycol ether esters such as (5-hydroxy-3-) poles polyhydroxyl esters such as polyglyceryl methacrylate or polysorbityl methacrylate, alkoxyalkyl esters such as poly (2-ethoxyethyl methacrylate), acrylic esters such as polymethyl methacrylate, and acrylic (n) polyesters which may optionally be N-mono or Ν, Ν-disubstituted such as poly (N- (2-hydroxypropyl) methacrylamide) or poly (Ν, Ν- (diethyl) acrylamide).

Syntetické polymery a kopolymery na základě jiných vinylíckých monomerů, jako je polystyren, polyvinylacetát, polyvinylmetyléter, polyvinyíalkohol, polyvinylbutyral a polyvinylpyrrolidon.Synthetic polymers and copolymers based on other vinyl monomers, such as polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinylmethyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinylbutyral and polyvinylpyrrolidone.

Syntetické polymery a kopolymery etylenioky nenasycených monomerů, jako je polyetylén, polypropylén, pólyisobutylén, polyisoprén a polytetrafluoretylén.Synthetic polymers and copolymers of ethylenically unsaturated monomers such as polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyisoprene and polytetrafluoroethylene.

- Syntetické polykondenzáty, například typu polyamidů, polyesterů, polyéterů a polydimetylsiloxanu.Synthetic polycondensates of, for example, polyamides, polyesters, polyethers and polydimethylsiloxane types.

Podobně zde mohou být použity i polymerní hydrogely na základě chitosanu, alginátu, agaru, škrobu, dextranu, agarózy a jiných fyziologicky nezávadných přírodních polymerů či jejich derivátů.Similarly, polymer hydrogels based on chitosan, alginate, agar, starch, dextran, agarose and other physiologically acceptable natural polymers or derivatives thereof may be used herein.

- Jako příklad polymerních látek, které obsahují reaktivní aldehydické skupiny, je zde možno uvést zejména polymery a kopolymery methakroleinu či akroleinu, methakrylaldehydu a oxoderiváty pólysacharidů, např. škrobu nebo celulózy.Examples of polymeric substances which contain reactive aldehyde groups include, in particular, polymers and copolymers of methacrolein or acrolein, methacrylaldehyde and oxo derivatives of polysaccharides, e.g. starch or cellulose.

- Jako příklad polymerních látek, které obsahují primární aminoskupiny, je zde možno uvést zejména póly(2-aminoetylmethakrylát), póly(vinyl-4-aminobenzoát), 2-aminoetylcelulózu, 4-aminobenzoylcelulózu, dále bílkoviny typu želatiny, kolagenu či elastinu, příp. i další polyaminoderiváty.Examples of polymeric substances containing primary amino groups include, but are not limited to, polyesters (2-aminoethyl methacrylate), polyesters (vinyl-4-aminobenzoate), 2-aminoethylcellulose, 4-aminobenzoylcellulose, gelatin, collagen or elastin proteins. . and other polyaminoderivatives.

Všechny výchozí polymerní látky musí být pečlivě zbaveny nežádoucích příměsí tak, aby nepůsobily cytotoxicky. Polyfunkční aldehydové deriváty polymerů či kopolymerů, než přijdou ve styk s živými buňkami, musí být nejdříve převedeny na příslušné deriváty s primárními aminoskupinami, tj. do formy aldiminů.All starting polymeric substances must be carefully free of undesirable impurities so that they do not have a cytotoxic effect. The polyfunctional aldehyde derivatives of polymers or copolymers must first be converted to the corresponding derivatives with primary amino groups, i.e., aldimines, before they come into contact with living cells.

II. Látky obsahující reaktivní aldehydové skupiny.II. Substances containing reactive aldehyde groups.

Kromě polyfunkčních aldehydových derivátů polymerů či kopolymerů, uvedených v I. skupině lze podle přítomného vynálezu použít i běžné nízkomolekulární aldehydy. Tyto mohou být alifatické či aromatické, příp. dále substituované, např. skupinou hydroxylovou, ketoskupinou, nebo skupinou karboxylovou. Příkladem vhodných látek jsou alifatické aldehydy, jako je aldehyd kyseliny mravenčí, octové, máselné, enanthové, stearové apod., alifatické dialdehydy, jako je glyoxal či glutaraldehyd, ketonaldehydy, jako je metylglyoxal, hydroxyaldehydy, jako je beta-hydroxybutyral neboli acetaldol, semialdehydy dikarboxylových kyselin, jako je semialdehyd kyseliny štavelové, aromatické aldehydy, jako je aldehyd kyseliny benzoové, salicylové, skořicové, fenyloctové apod. Podobně zde mohou být použity i některé biologicky významné látky obsahující volnou aldehydickou skupinu, např. glyceraldehyd či pyridoxal.In addition to the polyfunctional aldehyde derivatives of the polymers or copolymers mentioned in group I, conventional low molecular weight aldehydes can also be used according to the present invention. These may be aliphatic or aromatic. further substituted, e.g., by a hydroxyl group, a keto group, or a carboxyl group. Examples of suitable substances are aliphatic aldehydes such as formic, acetic, butyric, enanthic, stearic and the like, aliphatic dialdehydes such as glyoxal or glutaraldehyde, ketonaldehydes such as methylglyoxal, hydroxyaldehydes such as beta-hydroxybutyral or acetaldol, semialdehydes dicarboxylate acids such as oxalic acid semialdehyde, aromatic aldehydes such as benzoic acid, salicylic acid, cinnamon, phenylacetic acid, and the like. Likewise, some biologically important substances containing a free aldehyde group such as glyceraldehyde or pyridoxal may be used herein.

Je důležité, aby všechny reaktivní aldehydické skupiny byly dále vázány s primárními aminoskupinami, tj. ve formě aldiminů“, nebot volné aldehydy jsou značně cytotoxické.It is important that all reactive aldehyde groups are further bound to the primary amino groups, i.e. in the form of aldimines, as the free aldehydes are highly cytotoxic.

Pro zjednodušení budou látky II. skupiny dále uváděny jako aldehydy.For simplicity, substances II. groups are hereinafter referred to as aldehydes.

III. Látky obsahující primární aminové skupiny.III. Substances containing primary amino groups.

Kromě polyfunkčních aminových derivátů polymerů či kopolymerů, uvedených v I. skupině, lze podle přítomného vynálezu použit i nízkomolekulární látky, které obsahují ve své molekule nejméně jednu primární aminoskupinu. Příkladem vhodných látek jsou zejména alifatické primární aminy či diaminy, jako je n-butylamin, etylendiamin či hexametylendiamin, aminokyseliny, jako je kyselina 4-aminomáselná či 6-aminokapronová, alfa-aminokyseliny, jako je glycin, lysin a další esenciální či neesenciální aminokyseliny, aminoketony, jako je aminoaceton, aminocukry, jako je glukosamin či galaktosamin, biogenní aminy, jako je etanolamín či propanoiamin, cysteamin, serotonin, tryptamin, adrenalin, dopamin, histamin, tyramin a další.In addition to the polyfunctional amine derivatives of the polymers or copolymers mentioned in group I, low molecular weight substances which contain at least one primary amino group in their molecule can be used according to the present invention. Examples of suitable substances are in particular aliphatic primary amines or diamines such as n-butylamine, ethylenediamine or hexamethylenediamine, amino acids such as 4-aminobutyric or 6-aminocaproic acid, alpha-amino acids such as glycine, lysine and other essential or non-essential amino acids, aminoketones such as aminoacetone, amino sugars such as glucosamine or galactosamine, biogenic amines such as ethanolamine or propanolamine, cysteamine, serotonin, tryptamine, adrenaline, dopamine, histamine, tyramine and others.

Kromě již uvedených primárních aminů může být podle současného vynálezu použito i dalších reaktivních látek, např. typu hydroxylaminu, hydrazinu, semikarbazidu a thiosemikarbazidu.In addition to the aforementioned primary amines, other reactive substances may be used according to the present invention, such as the hydroxylamine, hydrazine, semicarbazide and thiosemicarbazide types.

I když reakcí těchto látek s aldehydy nevznikají klasické aldiminy, vzniklé vazebné seskupení je chemicky velmi příbuzné a vykazuje též podobné vlastnosti.Although the reaction of these compounds with aldehydes does not produce classical aldimines, the resulting binding moiety is chemically very related and also exhibits similar properties.

Uvedené látky mohou mít své aminoskupiny vyvázány, např. hydrochloridem či kyselinou sírovou, a proto musí být napřed uvolněny přídavkem ekvivalentu alkalického hydroxidu nebo uhličitanu. Toto provádíme nejvhodněji přímo v reakčnim prostředí, před tvorbou vlastního aldiminů.Said substances may have their amino groups bound, for example with hydrochloride or sulfuric acid, and must therefore be released first by addition of an equivalent of alkali hydroxide or carbonate. This is best done directly in the reaction environment, before creating your own aldimines.

Pro zjednodušení budou látky III. skupiny dále uváděny obecně jako aminy.For simplicity, substances III. groups are hereinafter generally referred to as amines.

Z praktických důvodů je žádoucí, aby aldimin byl dobře zakotven v materiálu, jenž tvoří vlastní kultivační podložku. Nízká stabilita aldiminového vazebního seskupeni v kyselém prostředí je obecně známa, avšak při fyziologických hodnotách pH 7,2 až 7,4 jsou aldiminy velice stálé. Toto umožňuje i jejich využití pro řešené biologické aplikace, v podobě polymerních kompozic podle současného vynálezu.For practical reasons, it is desirable that aldimine be well anchored in the material that constitutes the actual culture pad. The low stability of the aldimine linkage group in an acidic medium is generally known, but aldimines are very stable at physiological pH values of 7.2 to 7.4. This also enables their use for solved biological applications in the form of polymer compositions according to the present invention.

Protože výčet látek, uvedených ve skupinách I, II a III, je neobyčejně široký a každá látka má své specifické vlastnosti, je třeba přípravu a použití výsledných produktů posuzovat případ od případu. Je třeba zde připomenout, že podstatou přítomného vynálezu není příprava o sobě známých či méně známých aldiminů”, ale jejich zcela nové využití v oblasti biologie.Since the list of substances in Groups I, II and III is extremely broad and each substance has its specific properties, the preparation and use of the resulting products should be assessed on a case-by-case basis. It should be noted here that the essence of the present invention is not the preparation of known or lesser known aldimines, but their entirely new application in the field of biology.

Dále uvedené příklady zde slouží pro ilustraci vynálezu a nikterak nevymezují počet možných kombinací, vzájemného zastoupení a využití jednotlivých látek.The examples below serve to illustrate the invention and do not limit the number of possible combinations, interrelationships, and uses of the individual substances.

Příklad 1Example 1

Synteticky hydrogel na základě póly(2-hydroxyetylmethakrylátu) - polyHEMA - v nezesítěné 5 formě, o střední molekulární hmotnosti 8,7x10 g/mol, byl připraven v podobě tenkého filmu uvnitř standardních plastikových Petriho misek o 0 60 mm. Polymerní film byl získán odpařením roztoku uvedeného polyHEMA v čistém etanolu, o sušině 10 % hmot., v bezprašném prostředí při teplotě místnosti. Film v misce byl pak během dvou hodin zbotnán ve 4 ml vodného roztoku glutarového aldehydu, o koncentraci 2,5 % hmot. Nadbytečný roztok aldehydu byl odlit a do misky nalito 5 ml vodného roztoku hydrochloridu etylendiaminu, o koncentraci 5 % hmot. a 1 ml roztoku uhličitanu sodného, o koncentraci 10 % hmot.Synthetically, a poly (2-hydroxyethyl methacrylate) polyel-hydrogel hydrogel in a non-crosslinked 5 form, with an average molecular weight of 8.7x10 g / mol, was prepared as a thin film inside standard plastic petri dishes of 0 60 mm. The polymer film was obtained by evaporating a solution of said polyHEMA in pure ethanol, 10 wt% dry matter, in a dust-free environment at room temperature. The film in the dish was then swelled in 4 ml of an aqueous solution of glutaric aldehyde at a concentration of 2.5% by weight over two hours. The excess aldehyde solution was poured and poured into a dish with 5 ml of a 5% by weight aqueous solution of ethylenediamine hydrochloride. and 1 ml of 10% w / w sodium carbonate solution.

Reakční směs byla ponechána v klidu do druhého dne, přičemž se polymerní film zbarvil červenohnědě vzniklým aldiminem. Misky byly potom louženy přebytkem roztoku 0,9 % hmot. chloridu sodného, jehož pH bylo upraveno pomocí fosfátového pufru 0,016 M na hodnotu 7,4.The reaction mixture was allowed to stand overnight until the polymer film stained with a reddish brown aldimine. The dishes were then leached with an excess of 0.9 wt. sodium chloride, whose pH was adjusted to 7.4 with phosphate buffer 0.016 M.

Misky s vypranými polymerními filmy byly sterilizovány ultrafialovým světlem pomocí germicidní lampy po dobu 2 hodin.Plates with washed polymer films were sterilized by ultraviolet light with a germicidal lamp for 2 hours.

Prd testování biologických vlastností polymerního kompozitu byla zvolena technika tkáňových kultur, kde testovaný materiál sloužil jako kultivační podložka. Do misek bylo dávkováno 8 až 10x10® disociovaných embryonálních svalových buněk, které byly získány pomocí známých technik z desetidenních kuřecích embryí. Pro každý typ polymerní kompozice byly testovány 3 misky, filmy samotného polyHEMA sloužily jako negativní kontrola. Misky potažené kolagenem, izolovaným kyselou extrakcí šlach krysích ocasů, zde sloužily jako pozitivní kontrola. Svalové buňky byly kultivovány za jinak běžných standardních podmínek.To test the biological properties of the polymer composite, a tissue culture technique was chosen where the test material served as a culture support. The plates were dosed with 8 to 10x10® dissociated embryonic muscle cells, which were obtained using known techniques from ten-day chicken embryos. Three dishes were tested for each type of polymer composition, and polyHEMA alone films served as a negative control. Plates coated with collagen, isolated by acidic extraction of rat tail tendons, served as a positive control here. Muscle cells were cultured under otherwise conventional standard conditions.

V průběhu kultivace bylo pomocí světelného mikroskopu sledováno jednak přichycení buněk ke kultivační podložce, jednak jejich další růst a diferenciace, šestého dne kultivace, kdy bylo dosaženo nejvyšší hustoty myotub v kultuře, byly provedeny srovnávací odečty. Nejvyšší hustoty myotub bylo dosaženo u misek kontrolních s kolagenem, tj. 11 myotub/mm. Téměř stejné byly výsledky u misek s pokusným aldiminem, tj. 10,4 myotub/mm. U misek se samotným polyHEMA, použitým za jinak stejných podmínek, se žádné myotuby nevytvořily, i když jednotlivé mononukleárnl buňky byly sporadicky přichycené k podložce. Z výsledku tohoto pokusu vyplývá, že aldiminové vazebné seskupení má zcela nepochybně uvedenou biologickou aktivitu.During the cultivation, the attachment of the cells to the culture plate was monitored by light microscopy and their further growth and differentiation were performed on the sixth day of cultivation, when the highest density of myotubes in the culture was reached, comparative readings were made. The highest density of myotubes was achieved in collagen control plates, i.e. 11 myotubes / mm. Almost the same results were obtained for the experimental aldimine plates, i.e. 10.4 myotubes / mm. In polyHEMA alone dishes used under otherwise identical conditions, no myotubes were formed, although single mononuclear cells were sporadically attached to the support. The result of this experiment suggests that the aldimine binding moiety clearly has the indicated biological activity.

Pí í k 1 a d 2Example 1 a d 2

Postupováno podle příkladu 1, avšak k přípravě polymerních filmů s aldiminem bylo zdě použito jiných výchozích látek.The procedure of Example 1 was followed, but other starting materials were used to prepare aldimine polymer films.

Ke 100 ml vodného roztoku polyvinylalkoholu koncentrace 5 % hmot., o molekulové hmotnostiTo 100 ml of an aqueous solution of polyvinyl alcohol at a concentration of 5% by weight, of a molecular weight

7,2xl04 g/mol a stupni hydrolýzy 98,5 % mol., bylo přidáno 1,2 ml glyoxalu koncentrace 40 % hmot. a směs byla krátce homogenizována. Polymerní filmy byly získány odpařením 0,5 ml této směsi v každé misce za shora uvedených podmínek. Na polymerní filmy bylo následně působeno 5 ml roztoku n-butylaminu koncentrace 2 % objem, po dobu 15 hodin. Filmy s aldiminem byly pak obvyklým způsobem vyprány od všech balastních látek, sterilizovány a podrobeny příslušnému testování na tkáňových kulturách. Také zde bylo dosaženo požadované biologické aktivity, která je naprosto srovnatelná s kontrolními vzorky samotného kolagenu.7.2x10 4 g / mol and a degree of hydrolysis of 98.5 mol%, 1.2 ml of a 40 wt.% Glyoxal were added. and the mixture was briefly homogenized. Polymer films were obtained by evaporating 0.5 ml of this mixture in each dish under the above conditions. The polymer films were then treated with 5 ml of a 2% by volume n-butylamine solution for 15 hours. The aldimine films were then washed in a conventional manner from all ballast substances, sterilized and subjected to appropriate tissue culture testing. Here, too, the desired biological activity was achieved, which is absolutely comparable to control samples of collagen alone.

Příklad 3Example 3

Postupováno podle příkladu 1, avšak bylo zde použito následujících látek:The procedure of Example 1 was followed, but the following materials were used:

Byl připraven vodný roztok kvalitní želatiny, která se obvykle používá k přípravě fotografických emulzí, o koncentraci 15 % hmot., přičemž bylo použito předchozího botnání želatiny při teplotě místnosti po dobu 2 hodin a roztavení zbotnalých částic při 60 °C za současného míchání. Teplý roztok želatiny byl nalit do misek, přebytek byl odlit tak, že uvnitř misek zbytek roztoku vytvořil souvislou vrstvičku, jež následně ztuhla při běžné teplotě místnosti. Na želatinové vrstvy bylo pak působeno vodným roztokem glutarového aldehydu koncentrace 2,5 % hmot. po dobu 5 hodin, 4 ml na každou misku. Po odlití přebytku uvedeného roztoku aldehydu bylo do misek nalito po 5 ml vodného roztoku glycinu koncentrace 1 % hmot., jehož pH bylo upraveno na hodnotu 7,4 přídavkem roztoku IM-NaOH.An aqueous solution of high-quality gelatin, which is typically used to prepare photographic emulsions at a concentration of 15% by weight, was prepared using previous swelling of gelatin at room temperature for 2 hours and melting the swollen particles at 60 ° C with stirring. The warm gelatin solution was poured into the trays, the excess was poured so that inside the trays the remainder of the solution formed a continuous layer which then solidified at room temperature. The gelatin layers were then treated with an aqueous solution of glutaric aldehyde at a concentration of 2.5% by weight. for 5 hours, 4 ml per dish. After the excess aldehyde solution was poured, 5 ml of a 1% by weight aqueous glycine solution was poured into the dishes, the pH of which was adjusted to 7.4 by addition of 1M NaOH solution.

Praní, sterilizace a vlastní testování biologických vlastnosti bylo stejné, jak bylo již dřivé uvedeno. Želatinové vrstvy se zakotveným aldiminem měly dokonce vyšší biologickou aktivitu pro diferenciaci myoblastů v myotuby, než jakou vykazoval kontrolní kolagen. Vrstvy připravené ze samotné hydratované želatiny uvedené biologické vlastnosti postrádají.Washing, sterilization and proper testing of biological properties were the same as previously stated. The gelatinized aldimine-coated layers even had a higher biological activity for differentiating myoblasts into myotubes than that of control collagen. Layers prepared from hydrated gelatin alone lack these biological properties.

PřikládáHe attaches

Komerčně dostupné filmy z regenerované celulózy, tzv. celofán, byly chemicky modifikovánx na oxoderivát, s obsahem 42,7 % mol. aldehydových skupin stanovených oximaění metodou.Commercially available regenerated cellulose films, the so-called cellophane, were chemically modified to an oxo derivative with a content of 42.7 mol%. of aldehyde groups determined by oximation method.

K oxidaci celofánu byla použita obvyklá jodistanová metoda. Tyto filmy zbotnalé vodou byly následně převedeny do formy aldiminu pomocí roztoku n-butylaminu v isopropylalkoholu, koncentrace 1 % objem., kterým bylo působeno v přebytku, po dobu 15 hodin, při teplotě místnosti. Upravené filmy celofánu byly pak důkladně prány destilovanou Vodou, uvedeny do rovnováhy s fyziologickým roztokem NaCl, jehož pH bylo upraveno fosfátovým pufrem na hodnotu 7,4, a následně sterilizovány pomocí germicidni lampy, jak bylo dříve uvedeno.The usual periodate method was used to oxidize the cellophane. The water-swollen films were then converted to the aldimine form with a solution of n-butylamine in isopropanol at a concentration of 1% by volume and treated in excess at room temperature for 15 hours. The treated cellophane films were then thoroughly washed with distilled water, equilibrated with saline, pH adjusted to 7.4 with phosphate buffer, and then sterilized with a germicidal lamp as previously described.

Disky, vyseknuté kruhovým nožem o 0 55 mm z uvedeného materiálu byly ještě před vlastní sterilizací umístěny v plastikových miskách o 0 60 mm a zde odzkoušeny ve tkáňové kultuře embryonálních svalových buněk, jak je uvedeno v příkladu 1. Celofánové filmy s aldiminem prokazovaly významnou biologickou aktivitu v přichycení buněk, jejich dalším růstu a diferenciaci. Samotné celofánové filmy neumožňovaly ani prosté přichycení mononukleárních buněk na svém hydratovaném povrchu.Discs cut with a 55 mm circular knife from the material were placed in plastic trays of 0 60 mm prior to sterilization and tested in tissue culture of embryonic muscle cells as shown in Example 1. Cellophane films with aldimine showed significant biological activity in cell attachment, further growth and differentiation. Cellophane films alone did not allow simple attachment of mononuclear cells to their hydrated surface.

Příklad 5Example 5

Běžné plastikové misky pro tkáňové kultury o 0 60 mm, vyrobené z polystyrenu, byly podrobeny následující chemické úpravě: 5 ml roztoku n-butyralu v amylalkoholu, koncentrace 10 % objem., bylo dávkováno do misky a tento roztok nechán difundovat do povrchové vrstvy materiálu uvedených misek. Po 15 hodinách byl roztok aldehydu z misek odlit, misky byly vypláchnuty čistým amylalkoholem a dávkováno do nich po 5 ml roztoku hexametylendiaminu v amylalkoholu, koncentrace 2 % hmot. Doba působení uvedeného roztoku, během které se v povrchové vrstvičce plastikové misky vytváří aldimin, postačuje pouhých 4 až 6 hodin, neboť difúze;' druhé z reagujících složek je poněkud usnadněna předchozím zbotnáním povrchové vrstvy uvedeného materiálu. Následuje důkladná extrakce misek pomocí vodného etanolu koncentrace 40 % objeli a potom přebytkem destilované vody. Takto upravené kultivační misky měly požadované biologické vlastnosti, t j. umožňovaly přichycení, dalSí růst a diferenciaci embryonálních svalových buněk. Původní misky sice umožňovaly přichycení buněk, avšak v žádném případě jejich diferenciaci.Conventional 60 mm plastic tissue culture plastic trays, made of polystyrene, were subjected to the following chemical treatment: 5 ml of a solution of n-butyral in amyl alcohol at a concentration of 10% by volume was dispensed into the dish and allowed to diffuse into the surface layer bowls. After 15 hours, the aldehyde solution was discarded from the plates, the plates were rinsed with pure amyl alcohol and dosed with 5 ml of a 2% by weight solution of hexamethylenediamine in amyl alcohol. The duration of action of the solution during which aldimine is formed in the surface layer of the plastic dish is only 4 to 6 hours, since diffusion; the second of the reactants is somewhat facilitated by prior swelling of the surface layer of said material. This is followed by thorough extraction of the dishes with aqueous ethanol at a concentration of 40% by volume and then with an excess of distilled water. The culture dishes thus treated had the desired biological properties, i.e., they enabled attachment, further growth and differentiation of embryonic muscle cells. The original dishes allowed for cell attachment, but in no way differentiated them.

Přfklad6Example6

Postupováno podle příkladů 1 a 2, avšak namísto vodného roztoku polyvinylalkoholu bylo zde použito následujících vodorozpustných polymerních látek: karboxymetylový derivát škrobu, hydroetylový derivát celulózy, dextrin, alginát sodný, kopolymer s obsahem 83,5 % mol. 2-hydroxyetylmethakrylátových a 16,5 % mol. vinylpyrrolidonových jednotek, a poly/N-(2-hydroxypropyl)-methakrylamid/. Polymerní filmy zesítěné glyoxalem a převedené do formy aldiminu, způsobem uvedeným v příkladu 2, vykazovaly požadovanou biologickou aktivitu, která je nezávislá na typu použitého polymerního materiálu.Following Examples 1 and 2, the following water-soluble polymer materials were used in place of the aqueous polyvinyl alcohol solution: carboxymethyl starch derivative, hydroethyl cellulose derivative, dextrin, sodium alginate, copolymer containing 83.5 mol%. % Of 2-hydroxyethyl methacrylate and 16.5 mol. vinylpyrrolidone units, and poly (N- (2-hydroxypropyl) methacrylamide). Polymer films crosslinked with glyoxal and converted to aldimine, as described in Example 2, exhibited the desired biological activity independent of the type of polymeric material used.

Příklad 7Example 7

Postupováno podle příkladu 6, avšak namísto vodného glyoxalu zde bylo použito odpovídajícího množství glutarového aldehydu koncentrace 25 % hmot., th. 2 ml na 100 ml vodného roztoku příslušného polymeru či kopolymeru. Výsledky byly obdobné a nezávislé na typu použitého dialdehydu.The procedure of Example 6 was followed, but instead of the aqueous glyoxal, a corresponding amount of glutaric aldehyde of 25 wt%, th. 2 ml per 100 ml of an aqueous solution of the respective polymer or copolymer. The results were similar and independent of the type of dialdehyde used.

**

Příklad 8Example 8

Postupováno podle přikladu 3, avšak namísto glycinu zde bylo použito následujících látek s primárními aminoskupinami: fenylalanin, kyselina 4-amino máselná, galaktosamin, hydroxylamin, etanolamin a fenylhydrazin. Nehledě na rozdílnost použitých látek ze skupiny aminů, ve všech těchto případech prokázaly příslušné aldiminy požadovanou biologickou aktivitu.The procedure of Example 3 was followed, but instead of glycine, the following substances with primary amino groups were used: phenylalanine, 4-amino butyric acid, galactosamine, hydroxylamine, ethanolamine and phenylhydrazine. Regardless of the diversity of amine substances used, in all these cases the respective aldimines showed the desired biological activity.

Claims (5)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 1. Polymerní kompozice k stimulaci adheze, růstu a diferenc4 ’ > živočišných buněk, vyznačené tím, že sestávají z matrice syntetického nebo přírodního polymeru či kopolymeru a obsahující definované množství aldiminových vazebných seskupení obecného vzorce -CH=N-.1. A polymer composition for the stimulation of adhesion, growth and differential 4 '> animal cells, characterized in that they consist of a matrix of synthetic or natural polymer or copolymer and containing a defined quantity of aldimine binding group of formula -CH = N-. 2. Polymerní kompozice podle bodu 1, vyznačené tím, že tvorby aldiminového vazebného seskupení se zúčastní látky obsahující reaktivní aldehydické skupiny, např. typu alifatických nebo aromatických aldehydů či dialdehydů.2. Polymeric composition according to claim 1, characterized in that a substance containing reactive aldehyde groups, such as aliphatic or aromatic aldehydes or dialdehydes, is involved in the formation of the aldimine linkage group. 3. Polymerní kompozice podle bodu 1, vyznačené tím, že tvorby aldiminového vazebného seskupení se zúčastní látky obsahující primární aminové skupiny, např. typu primárních aminů, aminokyselin, aminocukrů, hydroxylaminu, hydrazinu, semikarbazinu či thiosemikarbazidu.3. Polymer compositions according to claim 1, characterized in that substances containing primary amine groups, such as primary amines, amino acids, amino sugars, hydroxylamine, hydrazine, semicarbazine or thiosemicarbazide, are involved in the formation of the aldimine linkage group. 4. Polymerní kompozice podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že tvorby aldiminového vazebného seskupeni se zúčastní buS aldehydické, nebo primární aminové skupiny, které jsou nedílnou součástí základní polymerní matrice.4. Polymer compositions according to claims 1 to 3, characterized in that the aldimine bonding moiety is involved in either aldehyde or primary amine groups which are an integral part of the basic polymer matrix. 5. Polymerní kompozice podle bodů 1 až 4, vyznačené tím, že tyto jsou substrátem při kultivaci živočišných buněk za obvyklých podmínek kultivace, např. v rozmezí pH 7,2 áž 7,4.5. Polymer compositions according to claims 1 to 4, characterized in that they are a substrate in the cultivation of animal cells under conventional culture conditions, e.g. in the range of pH 7.2 to 7.4.
CS46485A 1985-01-23 1985-01-23 Polymeric compositions for stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells CS247431B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS46485A CS247431B1 (en) 1985-01-23 1985-01-23 Polymeric compositions for stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells
CS496985A CS248861B3 (en) 1985-01-23 1985-07-02 Microcarriers suitable for growing animal cells and methods of producing them

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS46485A CS247431B1 (en) 1985-01-23 1985-01-23 Polymeric compositions for stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CS247431B1 true CS247431B1 (en) 1986-12-18

Family

ID=5336758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS46485A CS247431B1 (en) 1985-01-23 1985-01-23 Polymeric compositions for stimulating adhesion, growth and differentiation of animal cells

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS247431B1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3151665B2 (en) Biopolymer / polyallylamine complex and method for producing the same
Cheng et al. Studies on nerve cell affinity of biodegradable modified chitosan films
CN106635949B (en) Cell culture media and methods
JPH0779695B2 (en) Method of attaching cells / tissues to substrate
JPS6188893A (en) Production of substance produced from cell
FR2464994A1 (en) PROCESS FOR CULTURING CELLS IN A CULTURE MEDIUM CONTAINING PARTICULATE MICRO CARRIERS
US12403221B2 (en) Preparation of composite gels, polymer scaffolds, aggregates and films comprising soluble cross-linked chitosan and uses thereof
WO2003006081A1 (en) Material for tissue/organ regeneration and method of tissue/organ regeneration
JPS6038111B2 (en) Fixation-dependent cell culture method
JPS63232839A (en) Microcapsule encapsulating of biological active substance
JP3190145B2 (en) Animal tissue culture carrier and animal tissue culture method using the same
KR20210125031A (en) Protein hydrogel, preparation method and use thereof
WO1989010397A1 (en) Process for culturing animal cells on a large scale and process for preparing supporting substrate for that process
CN115697078A (en) Method for synthesizing edible and sterilizable porous 3D scaffolds suitable for use in large-scale production of cultured meat
JP3414444B2 (en) Immobilization device, method for immobilizing and culturing biological tissue using the same
CN103013976A (en) Method for preparing organic-inorganic composite hydrogel membrane and grafting material containing immobilized biological macromolecules
JP2972877B1 (en) Dope of polymer material, microbeads made of polymer material and method for producing the beads
JPH03266980A (en) Base material for cell culture and production of cell aggregate using same
JP2008079598A (en) Cell culture sheet, production method thereof, and three-dimensional culture dish and culture plate using the same
JP3311074B2 (en) Cell culture substrate
JP3485944B2 (en) Dried medium for culturing film-form microorganisms and method for producing the same
CN118119657A (en) Hydrogels and sterilized dried hydrogel-forming articles
US20100159597A1 (en) Cell culture membrane, cell culture kit, porous material, production method for cell culture membrane and production method for porous material
JPH02181628A (en) Immobilization of biologically active part on substrate, immobilization of living cell on substrate and cultivation of cell
JP4017958B2 (en) Cell culture carrier