一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂及其制备方法和应用，所述离子试剂包括：具有生物相容性的液体、和分散于所述液体中的生物活性离子，所述生物活性离子选自Si、Sr、Mg、Zn、Cu、Co、Mn、Ca离子中的至少一种。

Ion reagent capable of being used for treating myocardial infarction and its preparation method and Application

The present invention provides an ionic reagent and a preparation method and application that can be used for the treatment of myocardial infarction. The ionic reagent includes a biocompatible liquid and a bioactive ion dispersed in the liquid, and the bioactive ions are selected from at least one of Si, Sr, Mg, Zn, Cu, Co, Mn, Ca ions. .

【技术实现步骤摘要】
一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂及其制备方法和应用，可应用于受损心肌和心血管的修复重建。
技术介绍
心肌梗死已经成为当前人类健康的最大威胁之一，具有很高的发病率与死亡率(Am.J.Cardiol.2012,109,187)。缺血性心肌梗死大多数是由于冠状动脉发生血栓，造成了管腔的急性闭塞，使血液供应减少或中断，从而导致心肌缺血性坏死(Circulation2000,101,2981)。因此疏通血管堵塞并促进血管再生从而恢复血流供应能够有效抑制心肌细胞凋亡和坏死，这对于心肌梗死的治疗十分重要。临床上针对缺血性心脏疾病的疗法，首先从发病初期的血管组织入手，采取药物治疗或血管支架的方法以期疏通血管；若病情发展到中后期则需采取介入治疗、心脏移植等。但以上方法仅能在一定程度上缓解患者症状，且心脏移植受到了供体器官来源匮乏的限制。近些年来，干细胞(Science2014,345,1247391)和组织工程(StemCellsTransl.Med.2014,3,1090-1099)疗法的发展为治疗心肌梗死带来了新的希望，然而由于干细胞供给有限，分化效率低以及组织工程材料移植的困难性，降解性和安全性问题仍未解决，因此，探索有效的新方法来修复受损心血管和心肌组织以重建心脏功能已成为亟待解决的难题，且具有十分重要的研究意义。研究表明，促进细胞之间信号交流，激活宿主心肌细胞再生通路，促进血管再生是心肌梗死治疗的关键(StemCells2014,32,2397-2406)。硅基生物材料释放离子能够通过连接蛋白43调控内皮细胞行为(Biomaterials2016,84,64-75)，从而促进内皮细胞和骨髓间充质干细胞(Biomaterials2014,35,3803-3818)或成纤维细胞(ActaBiomater.2013,9,6981-6991)的信号交流，进而促进成血管。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂及其制备方法和应用。一方面，本专利技术提供一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂，其包括：具有生物相容性的液体、和分散于所述液体中的生物活性离子，所述生物活性离子选自Si、Sr、Mg、Zn、Cu、Co、Mn、Ca离子中的至少一种。使用本专利技术的离子试剂培养心肌细胞和内皮细胞时，能够维持心肌细胞活力，抑制心肌细胞凋亡，促进心肌细胞间信号交流，促进血管再生。而且，通过静脉注射所述离子试剂，能促进心肌细胞保持活性，抑制心肌细胞凋亡，促进心肌细胞间信号交流，促进血管再生和心梗后的心脏功能修复，可为科学研究及临床治疗提供了可行的方法和依据。此外，本专利技术的离子试剂来源广泛，安全有效。较佳地，所述生物活性离子至少含有Si和/或Sr。较佳地，所述具有生物相容性的液体为磷酸盐缓冲液或DMEM细胞培养基。较佳地，Si离子的浓度为1～40μgmL-1，优选为4.53～34.84μgmL-1，更优选为4.53～9.08μgmL-1，进一步优选为4.53μgmL-1。较佳地，Sr离子的浓度为0.63～160μgmL-1，优选为5～160μgmL-1，更优选为5～40μgmL-1，进一步优选为20～40μgmL-1，更进一步优选为20μgmL-1。另一方面，本专利技术提供一种上述离子试剂的制备方法，将具有生物相容性的液体对含有所述生物活性离子的无机生物材料进行浸提，得到所述离子试剂。该制备方法原料来源广泛，成本低廉，简单易行。较佳地，所述无机生物材料选自硅酸钙、硅酸锶、氧化锶，镁黄长石、锌黄长石、铜硅钙石、钴黄长石、氧化锰中的至少一种。第三方面，本专利技术提供上述离子试剂的在制备治疗心肌梗死药物中的应用。较佳地，上述离子试剂可用于制备治疗心肌梗死的静脉注射药物。根据本专利技术，可以促进受损心肌功能恢复以及心血管的再生，为关于心肌梗死的科学实验研究和临床治疗提供了可行的方法和依据。附图说明图1为含不同浓度Si离子浸提液对新生大鼠心肌细胞(NRCMs)活性的影响。由图可见，在常氧状态下(a)Si离子DMEM浸提液在稀释至1/64～1/8之间，对照表1，Si离子浓度在1.63～13.32μgmL-1能够明显提高NRCMs活性。在低氧/低糖状态下(b)，NRCMs活性明显下降，Si离子PBS浸提液在稀释至1/64～1/8之间，对照表1，Si离子浓度在4.53～34.84μgmL-1能够明显促进细胞活性保持，并且Si离子浓度在4.53～9.08μgmL-1处具有极明显的促进心肌细胞活性保持效果。图2为在低氧/低糖状态下，Si离子PBS浸提液稀释至1/64(4.53±0.18μgmL-1)分别培养NRCMs90和120min后，经原位末端标记技术(TUNEL)的染色图(a)与TUNEL阳性标记NRCMs百分比统计图(b)。TUNEL染色阳性(绿色)表示细胞已经凋亡。由图可见，在低氧/低糖状态下，随着培养时间的延长，NRCMs凋亡数目越来越多，Si离子在4.53±0.18μgmL-1的浓度下可以有效抑制心肌细胞凋亡。图a比例尺代表50μm。图3为在低氧/低糖状态下，Si离子PBS浸提液稀释至1/64(4.53±0.18μgmL-1)对NRCMs凋亡相关的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族蛋白和cleaved-casepase3蛋白表达的影响。由图可知，培养90min后Si离子可以有效抑制p38蛋白表达(a,b)，并在培养90min和120min后促进ERK1/2蛋白表达(a,b)，同时抑制cleaved-casepase3蛋白的表达(c,d)，进一步说明了Si离子PBS浸提液在此浓度能够通过调控细胞凋亡相关蛋白的表达而减缓心肌细胞凋亡，从而使受损心肌细胞启动自我保护机制。图4为在低氧/低糖状态下，Si离子PBS浸提液稀释至1/64(4.53±0.18μgmL-1)对NRCMs间隙连接相关的Cx43表达的影响。免疫荧光染色(a)结果显示低氧/低糖状态抑制了Cx43的表达，而Si离子在此浓度能够减弱低糖/低糖的抑制效应。通过蛋白表达(b,c)和基因表达(d)的结果，进一步说明了Si离子在此浓度能够上调Cx43蛋白和基因表达。因此Si离子在此浓度能够促进细胞之间的信号交流，进而有利于受损心肌的功能修复。图a比例尺代表25μm。图5为在低氧/低糖状态下，Si离子PBS浸提液稀释至1/64(4.53±0.18μgmL-1)对NRCMs和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)共培养中血管内皮生长因子(VEGF)调控的成血管的影响。血管假性血友病因子(vWF)染色(a)和血管环定量(b)的结果显示，Si离子PBS浸提液在此浓度能够显著地促进共培养体系成血管。共培养体系中VEGF(c,d)和KDR(e)基因的表达结果显示，共培养的NRCMs通过旁分泌效应分泌的VEGFA和共培养的HUVECs通过自分泌效应分泌的VEGF165均能促进血管再生，同时旁分泌效应在促进心肌梗死后血管重建中发挥了重要作用。图a比例尺分别代表75μm或50μm。图6为采用本专利技术提供的方法，经静脉注射Si离子PBS浸提液4周后的大鼠心脏功能(a,b)，心脏重塑(c,d)和肥大(e-g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂，其特征在于，包括：具有生物相容性的液体、和分散于所述液体中的生物活性离子，所述生物活性离子选自Si、Sr、Mg、Zn、Cu、Co、Mn、Ca离子中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种能够用于治疗心肌梗死的离子试剂，其特征在于，包括：具有生物相容性的液体、和分散于所述液体中的生物活性离子，所述生物活性离子选自Si、Sr、Mg、Zn、Cu、Co、Mn、Ca离子中的至少一种。2.根据权利要求1所述的离子试剂，其特征在于，所述生物活性离子至少含有Si和/或Sr。3.根据权利要求1或2所述的离子试剂，其特征在于，所述具有生物相容性的液体为磷酸盐缓冲液或DMEM细胞培养基。4.根据权利要求1至3中任一项所述的离子试剂，其特征在于，Si离子的浓度为1～40µgmL-1，优选为4.53～34.84µgmL-1，更优选为4.53～9.08µgmL-1，进一步优选为4.53µgmL-1。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：常江，易敏，邢敏，区彩文，陈敏生，吴成铁，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31