纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用。本发明专利技术首先利用微流控技术制备PLGA多孔微球，然后通过席夫碱缩合反应、非共价相互作用和三维载体物理网络结构将富含油脂、干细胞、生长因子的纳米脂肪固定在微球内部，得到一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球。经关节腔注射该微球后，实现了软骨面粘附靶向定植，同时摩擦实验验证了微球具备超润滑特性。另外，其在体内显著减少了骨赘形成，改善了大鼠行为学表现，抑制了骨关节炎的进程。本发明专利技术为微创治疗骨关节炎甚至缓解疾病进程提供一种极具潜力的多功能平台。台。台。

【技术实现步骤摘要】
纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于纳米脂肪功能化产品及制备
，具体涉及一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]Tonnard等于2013年首次报道了通过机械乳化微脂肪制备一种具有液体和均质液优点的精细乳剂，称之为“纳米脂肪”。纳米脂肪是一种富含脂质、生长因子和干细胞的可注射粘性提取物，已成功用于疤痕修复、肢体缺血血管再生和软骨缺损修复等领域。
[0003]纳米脂肪由于含有多种成分并具有多功能性(血管生成、抗纤维化、镇痛和抗炎)，是一种理想的无支架移植物。然而，现有的研究表明，注射后的纳米脂肪存在生物活性低和存留率低的问题，同时纳米脂肪的流体状也无法很好满足精确移植的需求。上述因素一定程度上限制了纳米脂肪最大化发挥生物功能的作用。
[0004]注射纳米脂肪导致的低活性、低存留率和无法定植等问题，造成了生物功能的丧失。为了弥补这些缺陷，一些基于纳米脂肪的衍生产品相继被开发出来。 Huang等发现将纳米脂肪与陶瓷颗粒混合培养4周可诱导软骨形成，具体表现为体外细胞数量和糖胺聚糖显著增加。Li等通过分离脂肪油浓缩有效成分获取细胞外基质/基质血管分数凝胶(ECM/SVF
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gel)，发现对兔软骨缺损能够有效修复。
[0005]与软骨缺损不同，骨关节炎是一类以关节软骨破坏和关节囊炎症为特征终末表现的慢性疾病。润滑中断被认为是疾病发展过程中的关键因素，会进一步导致软骨损伤和润滑失效，最终发展成为无菌性骨关节炎。然而目前的治疗方式或多或少存在一些弊端，口服非甾体抗炎药难以逃逸机体清除屏障而无法到达关节腔发挥疗效，并且会损伤消化系统；关节腔注射透明质酸因剪切变稀效应会相应增加注射频率，提高感染风险；膝关节置换术在对机体造成创伤的同时，伴随着沉重的经济负担。除了上述提及的弊端，影响骨关节炎临床疗效的最关键因素在于，现有的方法无法有效兼顾抗炎和润滑补充两方面。
[0006]纳米脂肪这一新兴移植物的问世，为突破这一治疗瓶颈带来了希望。研究发现，纳米脂肪具有复杂的细胞组成，虽然其具体生理病理学机制尚未阐明，但对骨关节炎的治疗表现出有益作用，如抗炎和镇痛作用似乎是由所分泌的细胞因子的释放介导所致。此外，对纳米脂肪的某些预处理，如制备成三维球体可以进一步诱导生长因子分泌，各种球形生物材料可满足所需的三维空间结构。但是纳米脂肪能否易于与生物材料结合同样影响其发挥生物功能，如GelMA(甲基丙烯酸化明胶)、HAMA(透明质酸)等水凝胶微球良好的亲水性，无法与富含油脂的纳米脂肪结合。聚合物实心微球可满足疏水性的要求，但其无孔结构限制了纳米脂肪的生物应用。如何更好地发挥纳米脂肪在治疗骨关节炎中的生物作用，成为现阶段面临的技术问题。
[0007]另一方面，虽然纳米脂肪表现出对骨关节炎有一定的治疗缓解作用，但现有研究表明，其用于改善骨关节炎的润滑效果难以持续保持。当注射纳米脂肪到达关节腔后，虽然短时间内能够明显降低摩擦系统，表现出补充润滑效果，但仅能维持较短时间，一定时间
后，其带来的润滑效果就出现了明显下降，摩擦系数不断增大，补充润滑作用的稳定性效果较差。因此现有采用纳米脂肪治疗骨关节炎面临的一个技术难题是，如何提升纳米脂肪在关节腔内的补充润滑作用时间，解决其润滑效果难以长时间稳定维持的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了解决上述技术问题，从而提供一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用。本专利技术的技术目的在于：克服了现有技术存在的可注射纳米脂肪的润滑效果维持时间短，摩擦系数容易升高，难以长时间稳定维持高润滑性能的问题。提供了一种能够能够长时维持稳定的纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球，不仅能够具备较好的补充润滑作用，同时其对关节的润滑效果能够长时间保持稳定，不会出现明显下降的问题。
[0009]本专利技术的目的之一是提供一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)纳米脂肪的制备：将脂肪组织进行物理乳化，过滤，收集过滤产物，得到纳米脂肪；
[0011](2)多孔微球的制备：取醛基化的聚乳酸
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羟基乙酸共聚物，采用微流控装置制备成多孔微球；
[0012](3)取步骤(1)所得纳米脂肪和步骤(2)所得多孔微球，多孔微球与纳米脂肪的质量比为1:3的比例进行共培养，制备得到所述纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球。
[0013]本专利技术首先通过物理乳糜制备同种异体来源的纳米脂肪(NF)，然后通过微流控装置制备多孔聚乳酸
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羟基乙酸共聚物微球(PLGA多孔微球，porousmicrospheres，简记为PMs)，再采用3D共培养，通过席夫碱缩合反应、非共价相互作用和三维载体物理网络结构将富含油脂、干细胞、生长因子的纳米脂肪固定在微球内部，制备得到一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球(记为 PMs@NF)。
[0014]本专利技术人起初研究了纳米脂肪的润滑性能，如实施例中图4和图5所示，结果发现：纳米脂肪虽然刚开始能够起到较好的润滑作用，表现出较低的摩擦系数，但是其润滑稳定性却较差，在很短一段时间内，其摩擦系数就出现了大幅度上升，润滑性能变差，表现出润滑性能极不稳定的趋势。纳米脂肪存在的润滑稳定性较差的现象，难以满足关节持续润滑和精确高效给药的需求。为了提高纳米脂肪的稳定性，专利技术人对纳米脂肪的功能化进行了大量研究，尝试摸索纳米脂肪功能化的超润滑微球的制备工艺，发现均很难解决上述技术问题。最后，专利技术人对多孔微球与纳米脂肪之间的比例进行了大量研究，意外发现，当控制多孔微球与纳米脂肪的质量比为1:3时，获得了能够长时间稳定维持润滑效果的可注射超润滑微球。而当采用其它比例或者是单独使用纳米脂肪或是多孔微球进行润滑时，均出现了一段时间后润滑性能大幅度下降的现象，难以获得长时间稳定维持高润滑性能的微球。
[0015]另外，如本专利技术实施例所示，经关节腔注射MPs@NF后，还实现了软骨面粘附靶向定植，同时摩擦实验验证了MPs@NF具备超润滑特性。体外试验表明， MPs@NF能够上调II型胶原、糖胺聚糖等软骨合成代谢物质的表达，下调基质金属蛋白酶
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1(MMP1)、白细胞介素1β(IL1β)和速激肽
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1(TAC1)的表达。同时，在体内显著减少了骨赘形成，改善了大鼠行为学表现，抑制了骨关节炎的进程。上述结果表明，本专利技术提供的纳米脂肪功能化的可注射超润滑
微球，能够表现出优异的治疗骨关节炎的作用。本专利技术为微创治疗骨关节炎甚至缓解疾病进程提供一种极具潜力的多功能平台。
[0016]进一步的是，步骤(1)中所述物理乳化为采用脂肪乳糜器对脂肪组织进行机械乳化。
[0017]进一步的是，步骤(1)中对所述动物脂肪组织先冲洗干净并剪碎，然后在无菌条件下过滤，再进行所述物理乳化过程。
[0018]进一步的是，步骤(2)中采用微流控装置制备多孔微球时，以明胶和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)纳米脂肪的制备：将脂肪组织进行物理乳化，过滤，收集过滤产物，得到纳米脂肪；(2)多孔微球的制备：取醛基化的聚乳酸
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羟基乙酸共聚物，采用微流控装置制备成多孔微球；(3)取步骤(1)所得纳米脂肪和步骤(2)所得多孔微球，按照多孔微球与纳米脂肪的质量比为1:3的比例进行共培养，制备得到所述纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述物理乳化为采用脂肪乳糜器对脂肪组织进行机械乳化。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中对所述动物脂肪组织先冲洗干净并剪碎，然后在无菌条件下过滤，再进行所述物理乳化过程。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中采用微流控装置制备多孔微球时，以明胶和醛基化的聚乳酸
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羟基乙酸共聚物二氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴，韩泽宇，韩启斌，崔文国，郝跃峰，
申请(专利权)人：苏州市立医院，
类型：发明
国别省市：