一种硫化铜/二氧化锰复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公布了一种硫化铜/二氧化锰复合材料及其制备方法与应用。所述硫化铜/二氧化锰复合材料包括硫化铜，包覆在硫化铜表面的二氧化锰，以及在二氧化锰表面修饰的干细胞靶向肽。本发明专利技术所述硫化铜/二氧化锰复合材料，具有促进MSCs迁移、抗炎及成软骨分化的能力，也具备超氧化物歧化酶及过氧化氢酶活性，可提高MSCs在RA氧化应激微环境中的细胞活性。并且表面的干细胞靶向肽能够增强材料靶向间充质干细胞的能力，增强纳米材料工程化干细胞的效率。通过本申请所述硫化铜/二氧化锰复合材料工程化的间充质干细胞，能够明显增强干细胞的细胞迁移、抗炎、成软骨能力，尤其是其抵抗炎症环境、抵抗ROS对细胞影响的能力。抵抗ROS对细胞影响的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种硫化铜/二氧化锰复合材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于纳米生物医药材料
，尤其涉及一种硫化铜/二氧化锰复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]类风湿关节炎，简称RA，是一种病因复杂的慢性系统性自身免疫病，全球患病率约0.5％
‑
1％。据估算，我国RA患者至少达到500万人以上，是临床最常见的关节骨病之一。RA的主要病理特征是全身多关节的滑膜血管翳形成和持续性滑膜炎，进而侵袭软骨和骨质，导致关节功能丧失，致残率极高。RA至今仍无特效治疗手段，主要以药物治疗缓解疼痛及延缓疾病进程。目前RA治疗药物主要为四类，即缓解病情抗风湿病药物、糖皮质激素、非甾体类抗炎药药物和生物制剂，但均存在一定治疗局限性和缺点。
[0003]间充质干细胞，简称MSCs，具有多谱系分化潜能、自我更新、组织修复、抗炎、免疫原性低、靶向炎症病灶等能力，且由于MSCs缺乏人类白细胞II类抗原，异体MSCs在体内也能保持活性，因此自体和异体MSCs治疗都可作为RA治疗的新方向。目前国内外已开展多项干细胞治疗RA的临床研究，已完成的临床研究结果显示：RA患者静脉注射MSCs后，未出现明显副作用，关节疼痛等症状得到一定缓解。但研究结果也发现干细胞对部分患者无效或症状快速复发的现象，这可能与RA受累关节特殊的炎性微环境相关。RA关节除了存在滑膜增生侵袭的病理改变，还存在氧化应激、炎性细胞因子浸润等异常微环境，这种炎性微环境可直接导致MSCs失活和凋亡。此外，MSCs还存在注射后脱靶、异常分化、甚至引发肿瘤等问题。若能提高MSCs在炎性环境中的活性和软骨分化等能力，可能有利于提高干细胞治疗RA的效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于针对上述现有技术的不足之处而提供一种硫化铜/二氧化锰复合材料及其制备方法与应用。本专利技术所述硫化铜/二氧化锰复合材料可主动靶向到间充质干细胞内形成工程化间充质干细胞，在炎症环境中能够有效地分解活性氧，同时提高MSCs的细胞迁移、抗炎、软骨分化等作用，起到良好的抑制炎症和软骨修复作用，有效提高干细胞治疗RA的疗效。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种硫化铜/二氧化锰复合材料，所述硫化铜/二氧化锰复合材料包括硫化铜，包覆在硫化铜表面的二氧化锰，以及在二氧化锰表面修饰的干细胞靶向肽。
[0006]本专利技术所述硫化铜/二氧化锰复合材料具有核壳结构，其核结构硫化铜纳米颗粒及壳结构二氧化锰外壳具有促进MSCs迁移、抗炎及成软骨分化的能力，同时也具备超氧化物歧化酶及过氧化氢酶活性，可以提高MSCs在RA氧化应激微环境中的细胞活性。此外，二氧化锰包裹硫化铜颗粒后，形成介孔结构的氧化锰外壳以及所述硫化铜/二氧化锰复合材料，具备高效的载药功能，可装载药物实现缓释的效果。而且，修饰在壳结构表面的干细胞靶向
肽与二氧化锰外壳表面羧基形成化学键，并与间充质干细胞表面特定位点结合以增强材料靶向间充质干细胞的能力，增强纳米材料工程化干细胞的效率。
[0007]在工程化间充质干细胞的过程中，将所述硫化铜/二氧化锰复合材料加入细胞培养基后，所述硫化铜/二氧化锰复合材料首先由于表面干细胞靶向肽的肽段靶向作用到达细胞内部；而内化材料后的干细胞，由于其抗炎及抗氧化应激作用，可以促进干细胞生物活性，增强间充质干细胞抵御外界炎症环境的效果，同时间充质干细胞成软骨效果也显著提高。经过硫化铜/二氧化锰复合材料内化的工程化干细胞的治疗效果在体内和体外模型中都得到了很好的验证，并且显著强于单纯的间充质干细胞的治疗效果。
[0008]本专利技术采用标准固相多肽合成法制备所述干细胞靶向肽，多肽序列为VTAMEPGQ，在多肽序列C端加富氨基序列GGGGKKKK，有利于后续链接在复合材料表面。
[0009]本专利技术要求保护所述硫化铜/二氧化锰复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)将铜盐、L
‑
半胱氨酸和五水硫代硫酸钠溶于水中，加热搅拌反应，冷却后，离心、洗涤、烘干后得到硫化铜；
[0011](2)将步骤(1)中得到的硫化铜与高锰酸钾混合反应，离心、洗涤、烘干后得CuS/MnO2材料；
[0012](3)将步骤(2)中得到的CuS/MnO2材料，通过EDC/NHS反应与干细胞靶向肽连接，得到所述硫化铜/二氧化锰复合材料。
[0013]作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤(2)中，硫化铜与高锰酸钾的质量比为1:0.5～1.5。
[0014]所述硫化铜与高锰酸钾的质量比为1：0.5～1.5时，可以在硫化铜纳米颗粒表面形成包裹性较好的二氧化锰外壳，得到的硫化铜/二氧化锰复合材料能够显著增强干细胞的细胞迁移、抗炎、成软骨能力，尤其是其抵抗炎症环境、抵抗ROS对细胞影响的能力。
[0015]更优选地，所述硫化铜与高锰酸钾的质量比为1:1。
[0016]当所述硫化铜与高锰酸钾的质量比为1：1时，修饰过程中二氧化锰对硫化铜的包裹率达到最高，且残余锰达到最少，更有利于增强材料对干细胞的细胞迁移、抗炎、成软骨能力，尤其是其抵抗炎症环境、抵抗ROS对细胞影响的能力。
[0017]作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤(2)中，反应的时间为0.5～2.0h。
[0018]本专利技术人通过大量实验发现，硫化铜与高锰酸钾的反应时间不仅对核壳结构形成至关重要，也对核壳结构中二氧化锰和硫化铜间的结合力影响较大。硫化铜与高锰酸钾的反应时间为0.5～2.0h时，二氧化锰和硫化铜间的结合力较大，所述硫化铜/二氧化锰复合材料对干细胞的细胞迁移、抗炎、成软骨能力，尤其是其抵抗炎症环境、抵抗ROS对细胞影响的能力增强最明显。
[0019]更优选地，所述步骤(2)中，反应的时间为1.0h。
[0020]所述硫化铜与高锰酸钾的反应时间为1小时时，CuS/MnO2材料反应最完全，延长时间或缩短时间，均不能获得更大的收益。
[0021]作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤(1)中，铜盐、L
‑
半胱氨酸和五水硫代硫酸钠的摩尔比为1:(1
‑
3):(1
‑
3)。
[0022]作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤(1)中，加热搅拌反应的温度为90℃，时间为1
‑
2h。
[0023]作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤(3)中，CuS/MnO2材料与干细胞靶向肽的质量比为(5
‑
10):1。
[0024]本申请还要求保护所述硫化铜/二氧化锰复合材料工程化的间充质干细胞的制备方法，包括如下步骤：
[0025]S1：将间充质干细胞培养至100％融合时，将硫化铜/二氧化锰复合材料加入间充质干细胞培养基中培养；
[0026]S2：然后使用磷酸缓冲盐溶液洗涤，获得硫化铜/二氧化锰复合材料工程化的间充质干细胞。
[0027]作为本专利技术的优选实施方案，所述步骤S1中，硫化铜/二氧化锰复合材料的浓度为12.5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫化铜/二氧化锰复合材料，其特征在于，所述硫化铜/二氧化锰复合材料包括硫化铜，包覆在硫化铜表面的二氧化锰，以及在二氧化锰表面修饰的干细胞靶向肽。2.如权利要求1所述硫化铜/二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铜盐、L
‑
半胱氨酸和五水硫代硫酸钠溶于水中，加热搅拌反应，冷却后，离心、洗涤、烘干后得到硫化铜；(2)将步骤(1)中得到的硫化铜与高锰酸钾混合反应，离心、洗涤、烘干后得CuS/MnO2材料；(3)将步骤(2)中得到的CuS/MnO2材料，通过EDC/NHS反应与干细胞靶向肽连接，得到所述硫化铜/二氧化锰复合材料。3.如权利要求2所述的硫化铜/二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，硫化铜与高锰酸钾的质量比为1:0.5～1.5。4.如权利要求3所述的硫化铜/二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，反应的时间为0.5～2.0h。5.如权利要求3所述的硫化铜/二氧化锰复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，铜盐、L
‑
半胱氨酸和五水硫代硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆遥，丁长海，
申请(专利权)人：澳汀斯广州生物医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：