用于可规模化细胞和生物治疗颗粒制造的海藻酸盐包覆胶原蛋白水凝胶管

高效、可扩展且具有成本效益的哺乳动物细胞和生物治疗颗粒生产，仍然是科研和临床应用面临的一项重大挑战。传统的二维和三维培养系统存在单位体积产量低、可扩展性差以及成本高等问题。此前，我们开发了胶原水凝胶管微型生物反应器（ColTubes），其通过防止细胞过度聚集并最大限度降低流体动力学应力，支持高密度、高存活率的细胞培养。然而，ColTubes 会黏附于培养容器及彼此之间，且泄漏出的细胞常常附着于管外表面——这些行为将限制其规模化应用。 在此，我们提出 AlgColTubes：在胶原水凝胶管表面包覆一层薄的离子交联海藻酸盐层，以克服上述局限。扫描电子显微镜证实，海藻酸盐可渗入胶原管壁并形成稳定的互穿水凝胶网络，其渗透深度可通过包覆浓度和包覆时间进行调控。在静态和动态培养条件下，海藻酸盐包覆层均能保持结构完整，且不会损害营养物质传输或细胞生长。AlgColTubes 消除了管与管之间以及管与培养容器之间的黏附，并阻止外源细胞附着于其外表面，同时维持了与未包覆 ColTubes 相当的细胞存活率和增殖能力。 其独特的结构——具有黏附性的胶原内层与非黏附性的海藻酸盐外层——进一步实现了一种截短管构型，使生物治疗颗粒能够通过开放的管端持续释放。我们证明，慢病毒可从截短的 AlgColTubes 中以依赖于管段长度的方式释放，在 1 mm 管段长度时释放效率可达到约 100%。AlgColTubes 为高产量细胞和颗粒制造提供了一种可扩展、低成本的平台，在基础研究、转化研究和工业生物加工等领域具有广泛的应用潜力。

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用于可扩展细胞与生物治疗颗粒制造的海藻酸盐包覆胶原水凝胶管

Xinran Wu

Ying Pan

Yakun Yang

Yong Wang

Aziza P. Manceur

Yuguo Lei

doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.29.728820

Xinran Wu

1 宾夕法尼亚州立大学；

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发表于 2026 年 6 月 2 日。

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Yakun Yang

Yong Wang

Aziza P. Manceur

Yuguo Lei

bioRxiv 2026.05.29.728820； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.29.728820

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Xinran Wu

Ying Pan

Yakun Yang

Yong Wang

Aziza P. Manceur

Yuguo Lei

bioRxiv 2026.05.29.728820； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.29.728820

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728820v1?rss=1

🏷️ 海藻酸盐包覆 胶原蛋白水凝胶 细胞培养 生物治疗颗粒制造 微型生物反应器 慢病毒释放