一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统及其制备方法，包括海绵状聚酯微球、吸附涂层和外泌体，所述海绵状聚酯微球作为可注射基体，吸附涂层作为外泌体吸附锚点。本发明专利技术不同于传统包埋于支架或水凝胶中的外泌体，本发明专利技术的外泌体通过吸附涂层吸附在可注射海绵状聚酯微球，聚脂微球的海绵状结构为外泌体吸附提供了大的比表面积，吸附涂层于外泌体之间的结合能力差异可以控制外泌体的释放曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统及其制备方法
本专利技术涉及医用材料领域，特别是涉及一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统及其制备方法。
技术介绍
干细胞的治疗作用主要来源于旁分泌作用，而干细胞分泌的外泌体是细胞间信号传导的主要作用媒介，具有多种功能性，如促血管生成，抗凋亡和抗炎等，已经在包括骨再生、心血管修复、肌肉组织再生、表皮伤口修复等方向得到了广泛研究。但是，外泌体的体内稳定性和保留率被认为是其临床转化的主要障碍，因为体内递送外泌体后，先天免疫系统会快速清除外泌体，这导致外泌体的体内半衰期短，治疗效果不佳。生物材料的使用可能会克服外泌体的低组织滞留性，如与直接注射外泌体相比，通过外泌体功能化的聚乙二醇水凝胶可通过减轻炎症，细胞凋亡和纤维化来显着增强慢性肝衰竭模型中的肝再生。在另一项研究中，为了提高钛植入物的生物功能，巨噬细胞衍生的外泌体被用来修饰钛纳米管植入物以促进成骨作用。尽管已经有很多研究将外泌体与生物材料相结合，但是在外泌体的临床应用上，仍存在许多问题。首先，目前结合外泌体的方法多为在生物材料的制备过程中，直接将外泌体包埋入生物材料中，这些外泌体在后续处理及保存、运输过程中可能会失活。其次，外泌体的生物学作用具有浓度依赖性，现有方法无法有效控制外泌体的释放。第三，现有外泌体应用方法为直接注射，但与生物材料结合后，会失去其可注射性，为临床操作带来困难。
技术实现思路
针对传统外泌体治疗体内稳定性差、保留率低的现状，针对现有负载外泌体的不可注射生物材料无法控制外泌体的释放以及需要开放性手术，本专利技术的目的是提供一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统；不同于传统包埋于支架或水凝胶中的外泌体，本专利技术的外泌体通过吸附涂层吸附在可注射海绵状聚酯微球，聚脂微球的海绵状结构为外泌体吸附提供了大的比表面积，吸附涂层于外泌体之间的结合能力差异可以控制外泌体的释放曲线；本专利技术同时提供一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术有如下技术方案：本专利技术的一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统，包括海绵状聚酯微球、吸附涂层和外泌体，所述海绵状聚酯微球作为可注射基体，吸附涂层作为外泌体吸附锚点。其中，所述外泌体来源为人脐带间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、牙髓间充质干细胞、脱落乳牙牙髓干细胞中的一种或多种。其中，所述外泌体能在一个月内持续释放，外泌体释放行为受吸附涂层调控。本专利技术的一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统的制备方法，有以下步骤：(1)制备可注射海绵状聚酯微球；(2)对步骤(1)中所得可注射海绵状聚酯微球进行吸附涂层修饰；(3)分离细胞外泌体，将外泌体分散于缓冲液中，取步骤(2)中所得吸附涂层修饰后的可注射海绵状聚酯微球，置于含外泌体的缓冲液中，在避光、4摄氏度的摇床中20-100rpm孵育1-24小时；(4)通过吸附涂层已经将外泌体吸附在可注射海绵状聚酯微球的表面，形成了可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释体。其中，所述可注射海绵状聚酯微球的制备步骤为：(1)溶液配制：将聚乙烯醇，表面活性剂Tween60和去离子水混合配置得到外水相W；将表面活性剂Span80生物可降解脂肪族聚酯溶于二氯甲烷中得到油相O；(2)乳液形成：将致孔剂加入油相O中，2000-20000rpm均质5分钟，形成初乳液E；将初乳液E加入外水相W中，得到E/W复乳液；(3)形成多孔结构：将所得E/W复乳液300rpm机械搅拌1-4小时，去除致孔剂，形成多孔聚酯微球；(4)表面刻蚀：将(3)中多孔聚酯微球加入碱溶液中，100rpm搅拌1-30分钟，形成海绵状聚酯微球；(5)收集冻干：停止搅拌，在4000rpm下离心10分钟收集海绵状聚酯微球，经去离子水洗涤5次后，冷冻干燥24-48小时。其中，所述步骤(1)中用到的生物可降解脂肪族聚酯，是聚丙交酯、聚乙交酯、聚己内酯及它们的共聚物中的一种；生物可降解脂肪族聚酯溶液浓度为2.5-20wt％，每毫升聚合物溶液添加0.5-5毫克Span80，每毫升去离子水中添加2-20毫克聚乙烯醇和0.5-5毫克Tween60。其中，所述步骤(2)中致孔剂为碳酸氢铵、盐颗粒、明胶的任一种，E/W复乳液由乳液搅拌，静电喷射，3D打印制得或微流控方法制得。其中，所述步骤(4)中碱溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液，氨水的一种，碱溶液浓度为0.1-1mol/L，优选的浓度为0.2-0.5mol/L。其中，所述步骤(2)的吸附涂层为聚乙烯亚胺涂层、聚多巴胺涂层和磷酸钙涂层的一种；所述吸附涂层修饰包括：聚乙烯亚胺涂层通过碳二亚胺法偶联到可注射海绵状聚酯微球表面上；所述聚多巴胺涂层是通过多巴胺碱性自聚合的方法沉积到可注射海绵状聚酯微球表面上；所述磷酸钙涂层是通过生物矿化的方法沉积到可注射海绵状聚酯微球表面上。其中，所述缓冲液为PBSbuffer和MESbuffer的一种。其中：碳二亚胺法：配置10-100mg/ml的聚乙烯亚胺水溶液，调控pH范围为7.2-9，像聚乙烯亚胺水溶液中加入10-30mg/ml的EDC和5-20mg/ml的NHS，溶解完全后，将海绵状聚酯微球悬浮于其中，室温反应1-24h后，去离子水洗涤3次，冷冻干燥得到聚乙烯亚胺涂层的海绵状聚酯微球。(其中优化的聚乙烯亚胺浓度为20mg/ml，EDC浓度为19.04mg/ml，NHS浓度为11.48mg/ml，溶液pH值为8.5，反应时间为12h)多巴胺碱性自聚合的方法：配置0.5-5mg/ml的多巴胺水溶液，调控pH范围为7.2-9，将海绵状聚酯微球悬浮于其中，室温反应12-48h后，去离子水洗涤3次，冷冻干燥得到聚多巴胺涂层的海绵状聚酯微球；其中优化的多巴胺浓度为2mg/ml，溶液pH值为8.5，反应时间为24h。生物矿化的方法：配置1倍-10倍浓度的标准模拟体液(ISO23317-2007)，将步骤海绵状聚酯微球悬浮于其中，在37℃反应3h-7天后，去离子水洗涤3次，冷冻干燥得到磷酸钙涂层的海绵状聚酯微球；优化的生物矿化条件为5倍浓度的标准模拟体液，矿化时间为24h。微流控方法是指使用微管道处理或操纵微小流体的系统，通过由不相溶的两种或更多种液体流动聚焦后，形成微小液滴，原理类似于乳液法。本专利技术的有益效果是：本专利技术所制备的可注射海绵状聚酯微球，得到的海绵状结构，具有比传统多孔微球更大的比表面积，微球表面富含羧基，有利于后续吸附涂层的涂附；不同于将外泌体包裹入水凝胶或其他生物材料中，本专利技术经吸附涂层涂附后，微球表面富含外泌体结合位点，能够高效率吸附外泌体；外泌体可以单独保存，在使用前与微球孵育即可将外泌体吸附在微球的吸附涂层表面上，达到缓释外泌体的效果；并且由于吸附涂层对外泌体吸附能力的差异，可有效控制外泌体的吸附和释放曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统，其特征在于：包括海绵状聚酯微球、吸附涂层和外泌体，所述海绵状聚酯微球作为可注射基体，吸附涂层作为外泌体吸附锚点。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统，其特征在于：包括海绵状聚酯微球、吸附涂层和外泌体，所述海绵状聚酯微球作为可注射基体，吸附涂层作为外泌体吸附锚点。


2.根据权利要求1所述的一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统，其特征在于：所述外泌体来源为人脐带间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、牙髓间充质干细胞、脱落乳牙牙髓干细胞中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统，其特征在于：所述外泌体能在一个月内持续释放，外泌体释放行为受吸附涂层调控。


4.根据权利要求1所述的一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统的制备方法，其特征在于有以下步骤：
(1)制备可注射海绵状聚酯微球；
(2)对步骤(1)中所得可注射海绵状聚酯微球进行吸附涂层修饰；
(3)分离细胞外泌体，将外泌体分散于缓冲液中，取步骤(2)中所得吸附涂层修饰后的可注射海绵状聚酯微球，置于含外泌体的缓冲液中，在避光、4摄氏度的摇床中20-100rpm孵育1-24小时；
(4)通过吸附涂层已经将外泌体吸附在可注射海绵状聚酯微球的表面，形成了可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释体。


5.根据权利要求4所述的一种基于表面吸附的可注射海绵状聚酯微球外泌体缓释系统的制备方法，其特征在于：所述可注射海绵状聚酯微球的制备步骤为：
(1)溶液配制：将聚乙烯醇，表面活性剂Tween60和去离子水混合配置得到外水相W；将表面活性剂Span80生物可降解脂肪族聚酯溶于二氯甲烷中得到油相O；
(2)乳液形成：将致孔剂加入油相O中，2000-20000rpm均质5分钟，形成初乳液E；将初乳液E加入外水相W中，得到E/W复乳液；
(3)形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉鸣，高一珂，袁作楹，黄建永，
申请(专利权)人：北京大学口腔医学院，
类型：发明
国别省市：北京;11