一种调节免疫炎症微环境水凝胶支架及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种调节免疫炎症微环境水凝胶支架及其制备方法和应用。所述调节免疫炎症微环境水凝胶支架的制备原料包括：阳离子高分子聚合物、交联水凝胶和抗炎细胞因子。本发明专利技术通过双功能水凝胶清除引发炎症反应的DAMP和持续释放抗炎细胞因子促进抗炎和组织重塑作用，协同增强对脊髓损伤后免疫炎症微环境的调控，以及更好地促进神经再生和功能恢复。以及更好地促进神经再生和功能恢复。以及更好地促进神经再生和功能恢复。

【技术实现步骤摘要】
一种调节免疫炎症微环境水凝胶支架及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于医用新材料
，具体涉及一种调节免疫炎症微环境水凝胶支架及其制备方法和应用，特别涉及一种调控脊髓损伤免疫炎症微环境双功能调节免疫炎症反应水凝胶支架促进神经再生和功能恢复。

技术介绍

[0002]脊髓损伤引起轴突破坏和神经元死亡，最终导致功能障碍。脊髓损伤分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段。最初的创伤会导致原发性损伤，包括数分钟至数小时内的神经组织破坏以及神经元和神经胶质细胞坏死。继发性损伤过程是由原发性损伤引发的，并持续数周。继发性损伤主要包括氧化应激，继发的细胞凋亡，神经元脱髓鞘，免疫炎症反应和疤痕形成，进一步加剧的组织损伤和功能丧失；其中神经免疫炎症反应会在损伤后持续数天甚至数月，阻碍了神经系统的修复。
[0003]脊髓损伤过程中释放损伤相关分子模式(DAMP)激活免疫细胞和非免疫细胞引起炎症和免疫反应。DAMPs激活单核细胞/巨噬细胞释放促炎性细胞因子(例如肿瘤坏死因子
‑
(TNF
‑
)α，白介素
‑
(IL
‑
)1β)和趋化因子(如诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和基质金属蛋白酶)并诱导炎症细胞募集和组织进一步破坏。除巨噬细胞外，脊髓固有免疫细胞小胶质细胞也会被脊髓损伤后产生的DAMPs激活，并释放促炎和神经毒性因子，加剧了神经元丢失和继发性组织损伤。
[0004]简而言之，脊髓损伤后DAMP介导的炎症和免疫微环境阻碍了神经组织的再生和修复。因此，调控脊髓损伤免疫炎症治疗SCI(脊髓损伤)继发性损伤对于SCI修复很重要。已有研究人员发现，仅抑制一类DAMPs，如高迁移率族1(HMGB1)就可以显著减弱小胶质细胞介导的神经炎症，显着改善运动功能并减轻脊髓水肿。
[0005]尽管抑制HMGB1表达可能是SCI修复的潜在策略，但是单独调控HMBG1可能不足以为SCI治疗建立最佳的微环境。这主要是由于引发脊髓损伤免疫炎症微环境的DAMPs不仅包括HMGB1，还包括其他蛋白质，脂质过氧化产物，核酸和核苷酸衍生物。已有研究表明，阳离子聚合物，例如聚酰胺酰胺树状大分子，聚乙烯亚胺等，可以有效清除各种DAMP(例如细胞外DNA和HMBG1)，从而减轻其引起的炎症。此外，将阳离子聚合物固定在支架上以限制全身暴露，从而提高生物安全性和DAMP中和能力。
[0006]此外，受损脊髓中巨噬细胞的发生不平衡极化：促炎性M1表型巨噬细胞的激活水平持续升高，而潜在的修复性M2表型巨噬细胞的激活水平降低，导致炎症持续时间延长和组织重塑失败。因此，减弱M1巨噬细胞/小胶质细胞的促炎反应和促进M2巨噬细胞/小胶质细胞的抗炎性质都是有效调节免疫微环境治疗SCI的有效方法。IL
‑
10是一种关键的抗炎细胞因子，抑制单核细胞/巨噬细胞的炎症反应，调节小胶质细胞和巨噬细胞极化至M2表型，并促进神经元细胞存活，促进SCI小鼠和大鼠功能恢复中的作用。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种调节免疫炎症微环境水凝胶支架及其制备方法和应用，特别提供一种双功能调节免疫炎症反应/微环境水凝胶支架及其制备方法和应用。所述调节免疫炎症微环境水凝胶支架能调控脊髓损伤免疫炎症反应，同时促进神经再生和功能恢复。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种调节免疫炎症微环境水凝胶支架，所述调节免疫炎症微环境水凝胶支架的制备原料包括：阳离子高分子聚合物、交联水凝胶和抗炎细胞因子。
[0010]现有调控脊髓损伤后微环境大多采用单一策略，再生修复效果有限。此外，在病理状态对组织器官再生修复过程中，免疫炎症微环境在再生修复过程发挥的重要作用。因此，本专利技术研发了促进组织器官再生修复的新的干预策略。为了有效地重塑SCI免疫微环境促进神经再生修复，开发了一种新型的多重免疫调节功能调节免疫炎症微环境水凝胶支架，由阳离子高分子聚合物、交联水凝胶和抗炎细胞因子组成，其可通过清除DAMP减弱急性期炎症反应，并通过持续释放抗炎细胞因子促进抗炎和组织重塑。通过多策略联合调控脊髓损伤后免疫炎症微环境，抑制瘢痕形成，支持内源干细胞迁移和生长，促进神经再生和功能恢复。此外，通过功能水凝胶原位缓释递送生物活性分子并提高其稳定性，延长在损伤区的有效作用时间。相比于全身给药，降低治疗过程中生物活性分子的用量。
[0011]优选地，所述阳离子高分子聚合物包括PAMAM和/或PEI，优选为PAMAM。
[0012]优选地，所述PAMAM的代数为3
‑
5，例如可以是3、4、5。
[0013]优选地，所述PAMAM的分子量为6909
‑
28826，例如可以是6909、10109、12927、14214、14277、20112、20646、26252、28826等。
[0014]优选地，所述PAMAM的分子式包括C
302
H
608
N
122
O
60
、C
622
H
1248
N
250
O
124
或C
1262
H
2528
N
506
O
252
中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]优选地，所述PAMAM的末端基团包括NH2。
[0016]优选地，所述PAMAM的末端基团数为32
‑
128，例如可以是32、40、50、60、70、80、90、100、110、120、128等。
[0017]优选地，所述交联水凝胶为明胶复合胶原和/或透明质酸水凝胶。
[0018]优选地，所述明胶复合胶原为甲基丙烯酸酯化明胶水凝胶。
[0019]优选地，所述甲基丙烯酸酯化明胶水凝胶由以下制备方法制备得到：将甲基丙烯酸酐与明胶反应，纯化，得到甲基丙烯酸酯化明胶。
[0020]优选地，所述甲基丙烯酸酯化明胶的接枝率为60
‑
95％，例如可以是60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％等。
[0021]优选地，所述甲基丙烯酸酐的体积和明胶的质量比为1mL:(0.8
‑
2)g，例如可以是1mL:0.8g、1mL:1g、1mL:1.2g、1mL:1.4g、1mL:1.6g、1mL:1.8g、1mL:2g等。
[0022]优选地，所述反应温度为37
‑
50℃，例如可以是37℃、38℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃等，所述反应时间为4
‑
24h，例如可以是4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h、24h等。
[0023]优选地，所述反应在溶剂存在下进行，所述溶剂包括水、NaCl溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调节免疫炎症微环境水凝胶支架，其特征在于，所述调节免疫炎症微环境水凝胶支架的制备原料包括：阳离子高分子聚合物、交联水凝胶和抗炎细胞因子。2.根据权利要求1所述的调节免疫炎症微环境水凝胶支架，其特征在于，所述阳离子高分子聚合物包括PAMAM和/或PEI，优选为PAMAM；优选地，所述PAMAM的代数为3
‑
5；优选地，所述PAMAM的分子量为6909
‑
28826；优选地，所述PAMAM的分子式包括C
302
H
608
N
122
O
60
、C
622
H
1248
N
250
O
124
或C
1262
H
2528
N
506
O
252
中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述PAMAM的末端基团包括NH2；优选地，所述PAMAM的末端基团数为32
‑
128。3.根据权利要求1或2所述的调节免疫炎症微环境水凝胶支架，其特征在于，所述交联水凝胶为明胶复合胶原和/或透明质酸水凝胶；优选地，所述明胶复合胶原为甲基丙烯酸酯化明胶水凝胶；优选地，所述甲基丙烯酸酯化明胶水凝胶由以下制备方法制备得到：将甲基丙烯酸酐与明胶反应，纯化，得到甲基丙烯酸酯化明胶；优选地，所述甲基丙烯酸酯化明胶的接枝率为60
‑
95％；优选地，所述甲基丙烯酸酐的体积和明胶的质量比为1mL:(0.8
‑
2)g；优选地，所述反应温度为37
‑
50℃，所述反应时间为4
‑
24h；优选地，所述反应在溶剂存在下进行，所述溶剂包括水、NaCl溶液、磷酸盐缓冲液或Hank's平衡盐溶液中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的调节免疫炎症微环境水凝胶支架，其特征在于，所述抗炎细胞因子包括IL
‑
10、IL
‑
4或IL
‑
33中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的调节免疫炎症微环境水凝胶支架，其特征在于，所述调节免疫炎症微环境水凝胶支架的制备原料还包括：光引发剂、溶剂和缓冲液；优选地，所述光引发剂包括2
‑
羟基
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建武，沈贺，庄燕，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：