一种退变髓核修复可注射水凝胶及其用途制造技术

本发明专利技术提供了一种含有8～12重量份的苯硼酸和环糊精接枝的明胶、1重量份的单宁酸和80～120重量份的水的水凝胶前驱体，以及该水凝胶前驱体固化而成的水凝胶，具有自愈合、可注射性能，在注射入退变髓核内部时，具有抑制炎症、促进髓核修复的作用，进一步复合载姜黄素胶束和胆固醇修饰的miRNA

【技术实现步骤摘要】
一种退变髓核修复可注射水凝胶及其用途


[0001]本专利技术属于生物医用材料领域，具体涉及一种退变髓核修复可注射水凝胶及其用途。

技术介绍

[0002]随着社会老龄化的不断加重，脊柱退变性疾病(如腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症等)发病率不断增高，腰腿痛已成为发病率最高的疼痛性疾病之一。据报道，全球腰腿痛患病率高达12％；一项WHO调查显示，37％的青少年每月会至少出现一次腰痛。脊柱的退变是源于椎间盘的退变(变性、失水)，椎间盘由内部的髓核和周围包围的纤维环组成。随着脊柱退变性疾病的不断进展，常规保守治疗仅能部分缓解临床症状，大部分患者不得不最终接受手术治疗。虽然目前针对脊柱退变性疾病的手术方式众多，并且不断趋近微创化，但无论何种手术方式都无法克服如手术损伤、术后复发、邻近节段退变加速、远期疗效不确切等问题，这无疑给个人和社会带来沉重的经济、社会负担。针对椎间盘退变初期的患者，尤其是仅表现为盘源性腰痛的患者，如果能够通过某种方式延缓甚至逆转椎间盘退变进程，将从源头上减少脊柱退变性疾病的发生。随着生物工程技术的飞速发展，通过髓核组织工程技术，实现椎间盘髓核再生、修复已成为可能。
[0003]近年来，通过构建可以作为细胞和生物大分子(药物、细胞因子、miRNA等)转运载体的髓核替代生物诱导支架材料，结合再生医学为代表的生物医学工程技术，使退变髓核组织再生成为可能。髓核生物医学工程策略的目标是抑制内部炎症反应、促进髓核细胞再生、恢复ECM合成/分解代谢平衡，最终真正恢复椎间盘的生理功能并满足生物力学需求。在这个过程中，髓核替代支架材料的选择处于核心地位。理想的髓核替代材料应当具有良好的生物安全性、生物相容性、与天然髓核相似的生物力学特性、与自体生物化速度匹配的降解性能，最终实现自动生物化，更重要的是可以通过微创的方式植入椎间盘内部：可注射性。研究者们一直希望通过材料筛选和改性等方面的研究，研制出理想的髓核替代支架材料，但是大量研究结果显示，由于椎间盘内组织结构复杂、血供极差、力学环境复杂，现有材料如天然材料：脱细胞基质、藻酸盐、多肽水凝胶，以及人工合成材料：透明质酸、PLGA等，都不能很好地满足体外功能化髓核的构建要求。在国际上，已有大量科学家通过一些包括纤维蛋白凝胶(GelfoamTM)，透明质酸海绵(HYAFF)以及多肽水凝胶等在内的可以搭载细胞生长的髓核替代支架材料产品进行临床前期研究，但是目前，仍然没有一款成熟的功能化髓核可替代产品应用于临床。
[0004]近年来，人们不断的尝试利用微球、纳米胶束、外泌体、脱细胞基质等递药体系作为髓核替代支架材料，但由于缺乏力学属性、制备工艺复杂、原材料昂贵等局限，始终无法满足上述全部需求。水凝胶材料近年来持续受到关注，并广泛应用于各种组织修复领域。可注射水凝胶固有的渗透性、吸水性、可降解性、良好的生物相容性，以及巨大的载药控释能力和力学支撑潜力，在髓核替代支架材料的选择中具有巨大的应用潜力。
[0005]一方面，椎间盘退变是一系列包括炎症介导、ECM合成/分解代谢紊乱和纤维化等
在内的复杂序贯过程，将水凝胶仅仅作为细胞或药物载体简单的植入退变椎间盘内部远无法适应其复杂的微环境，因此，需要构建一种能够全程参与退变椎间盘修复过程、并根据不同微环境变化而改变理化特性的“智能响应型水凝胶递药体系”，即具有pH和ROS双相应的“炎症响应型水凝胶递药系统”可以迅速对炎症微环境的变化和刺激进行感知和响应，精准可控的将药物释放于疾病部位。
[0006]另一方面，MicroRNA(miRNA)是一类由18
‑
24个核苷酸序列组成的小型非编码RNA，广泛存在于真核生物中，并参与基因调节。成熟的miRNA在细胞质中引导RISC复合体(miRISC)靶向3
’‑
UTR区域中带有部分互补序列的mRNA，导致转录沉默或mRNA降解，进而调控细胞的多种生理活动。miRNA调节失衡在椎间盘退变的发生过程中扮演着重要角色。大量的研究表明，多种miRNAs表达异常将导致髓核内部细胞炎症、ECM降解、髓核细胞凋亡等，并通过不同作用机制加速椎间盘髓核退变。因此，寻找并探索miRNAs作用靶点和规律，并通过miRNAs基因治疗的方法调节髓核细胞功能，在退变椎间盘髓核修复中具有巨大的应用前景。
[0007]miRNAs基因治疗可根据miRNAs自身表达情况分为miRNAs缺乏时的miRNA替代疗法以及过表达时的miRNA抑制疗法。然而，无论哪种方法，如何将外源miRNA或miRNA抑制剂精准、稳定的转运到靶区域是miRNA基因治疗退变髓核成败的关键。基于椎间盘内无血管的特殊结构特点，以及miRNAs全身递送的诸多局限(如靶器官外异常聚集、靶器官局部低生物活性及多次用药等)，miRNAs全身递送的方法并不适用于髓核的miRNAs基因治疗。然而，由于椎间盘髓核特殊的封闭结构，单纯局部注射miRNAs又会导致局部浓度过高、转染效率不足、清除率过快等一系列问题。因此，寻找一种适合椎间盘盘内局部递送miRNAs的转运载体，并结合炎症响应型水凝胶共同构建智能miRNAs递药系统，在退变髓核miRNAs基因治疗中具有重大的科学意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种可制备退变髓核修复水凝胶的可注射水凝胶前驱体，以及该水凝胶前驱体固化得到的退变髓核修复水凝胶。
[0009]本专利技术提供了一种水凝胶前驱体，它含有如下重量份数的组分：
[0010]苯硼酸和环糊精接枝的明胶8～12份、单宁酸1份、水80～120份。
[0011]进一步地，它含有如下重量份数的组分：
[0012]苯硼酸和环糊精接枝的明胶10份、单宁酸1份、水100份。
[0013]更进一步地，它还含有如下重量份数的组分：
[0014]胆固醇修饰的miRNA抑制剂0.003～0.004份，和/或包载姜黄素的纳米胶束0.006～0.008份。
[0015]优选地，上述胆固醇修饰的miRNA抑制剂为0.0033份，和/或包载姜黄素的纳米胶束0.0066份。
[0016]更进一步地，上述苯硼酸和环糊精接枝的明胶中，苯硼酸的接枝率为17
±
2.4％，环糊精的接枝率为3.13
±
0.87％。
[0017]更进一步地，上述苯硼酸和环糊精接枝的明胶是以按如下方法制备而成：
[0018](1)明胶和3
‑
羧基苯硼酸在活化剂和缩合剂作用下反应得到苯硼酸接枝的明胶；
[0019](2)苯硼酸接枝的明胶和氨基化β
‑
环糊精在活化剂和缩合剂作用下反应得到苯硼酸和环糊精接枝的明胶。
[0020]优选地，上述步骤(1)所述明胶和3
‑
羧基苯硼酸的重量比为1:(0.1～0.5)，优选为1:0.4；
[0021]和/或步骤(2)所述苯硼酸接枝的明胶和氨基化β
‑
环糊精的重量比为1:(0.1～0.5)，优选为1:0.4。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶前驱体，其特征在于，它含有如下重量份数的组分：苯硼酸和环糊精接枝的明胶8～12份、单宁酸1份、水80～120份。2.如权利要求1所述的水凝胶前驱体，其特征在于，它含有如下重量份数的组分：苯硼酸和环糊精接枝的明胶10份、单宁酸1份、水100份。3.如权利要求1或2所述的水凝胶前驱体，其特征在于，所述苯硼酸和环糊精接枝的明胶中，苯硼酸的接枝率为17
±
2.4％，环糊精的接枝率为3.13
±
0.87％。4.如权利要求3所述的水凝胶前驱体，其特征在于，所述苯硼酸和环糊精接枝的明胶是以按如下方法制备而成：(1)明胶和3
‑
羧基苯硼酸在活化剂和缩合剂作用下反应得到苯硼酸接枝的明胶；(2)苯硼酸接枝的明胶和氨基化β
‑
环糊精在活化剂和缩合剂作用下反应得到苯硼酸和环糊精接枝的明胶。5.如权利要求4所述的水凝胶前驱体，其特征在于，步骤(1)所述明胶和3
‑
羧基苯硼酸的重量比为1:(0.1～0.5)，优选为1:0.4；和/或步骤(2)所述苯硼酸接枝的明胶和氨基化β
‑
环糊精的重量比为1:(0.1～0.5)，优选为1:0.4。6.如权利要求4所述的水凝胶前驱体，其特征在于，所述活化剂是NHS，所述缩合剂是EDC。7.如权利要求1或2所述的水凝胶前驱体，其特征在于，它还含有如下重量份数的组分：胆固醇修饰的miRNA抑制剂0.003～0.004份，和/或包载姜黄素的纳米胶束0.006～0.008份。8.如权利要求7所述的水凝胶前驱体，其特征在于，所述胆固醇修饰的miRNA抑制剂为0.0033份，和/或包载姜黄素的纳米胶束0.0066份。9.如权利要求7或8所述的水凝胶前驱体，其特征在于，所述胆固醇修饰的miRNA抑制剂是胆固醇修饰...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉，王云兵，孔清泉，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：