联合干细胞和水凝胶生物材料制备及其在脊髓损伤的应用制造技术

本发明专利技术公开了联合干细胞和水凝胶生物材料制备及其在脊髓损伤的应用，其特征在于，包括以下步骤：制备甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)和甲基丙烯酸酰化透明质酸(HAMA)；制备水凝胶溶液，联合标准培养的间充质干细胞或/和神经上皮干细胞包裹在制备的水凝胶中，得到载干细胞水凝胶或水凝胶微球；将载干细胞水凝胶或水凝胶微球移植到脊髓损伤处进行治疗并评估效果。本发明专利技术用于修复脊髓损伤，使用生物材料，免疫原性低，具备较好的细胞生物相容性，并具有一定生物学功能；移植后可以减少脊髓损伤后星形胶质细胞的过度聚集，减少神经胶质疤痕的形成，改善膀胱和运动功能，能够促进脊髓损伤后神经的再生和修复，进而促进脊髓损伤动物的行为恢复。为恢复。为恢复。

【技术实现步骤摘要】
联合干细胞和水凝胶生物材料制备及其在脊髓损伤的应用


[0001]本专利技术属于脊髓损伤修复
，具体涉及一种联合干细胞和水凝胶生物材料制备及其在脊髓损伤的应用。

技术介绍

[0002]脊髓损伤(spinalcordinjury，SCI)是临床常见的一种致残性严重创伤，其后果是神经元死亡及轴突断裂、神经支配功能的丧失，导致患者发生严重的生理、心理和社会交往的障碍，同时给社会和家庭带来沉重负担，其治疗是医学界长期的难题和研究热点。传统观点认为脊髓损伤后星形胶质细胞(astrocyte，AS)增殖、胶质瘢痕和空洞形成是阻碍损伤脊髓轴突有效再生和生长的主要因素。而近年来随着神经生理学、神经细胞生物学、分子生物学飞速发展，脊髓损伤的病理生理、修复机制的研究得以不断深入，最新研究表明脊髓损伤后AS反应和胶质瘢痕微环境对神经元存活、轴突再生、连接，甚至内源性神经干激活、分化均有重要作用，从而是决定脊髓损伤后神经结构和功能修复的关键因素。
[0003]间充质干细胞(MesenchymalStemCells，MSCs)易于获取，无伦理限制，并具有多向分化潜能、具有强大的营养和免疫调节活性、低免疫原性、高度的安全性以及调控炎性反应的能力，分泌的营养因子可促进损伤区域细胞存活，改善损伤区域微环境，改善脊髓损伤后的运动功能。因此间充质干细胞具有神经元的保护和促进神经再生的特性。
[0004]神经上皮干细胞(NeuroepithelialStemCells,NESCs)是神经管发育阶段的神经干细胞，具有很强的增殖和分化能力。神经上皮干细胞移植到脊髓损伤部位后，可为损伤部位提供细胞营养支持，保护神经细胞免于凋亡，促进受损轴突的生长；可高效分化产生神经元，与宿主脊髓神经元整合，促进神经再生，在损伤处重新建立神经回路重建皮质脊髓束，促进脊髓损伤神经功能的恢复。
[0005]目前，国内已建立了一套无血清间充质干细胞的扩增方案，建立了一套高效稳定扩增神经上皮干细胞的培养体系，能够标准化生产NESCs和MSCs。
[0006]生物材料作为干细胞载体支架，具备良好的生物相容性、降解性，可以模拟软组织环境，有效支持和引导轴突再生、迁移、抑制胶质瘢痕的形成，有利于营养物质和生长因子传递，因此生物材料与干细胞的结合，能够避免脊髓液流动导致的细胞流失以及减少免疫细胞的攻击。生物材料水凝胶与干细胞联合可促进脊髓损伤运动功能的恢复。
[0007]当前的脊髓损伤缺乏有效的修复方法，干细胞的移植治疗为该病的治疗提供了可能，然而选择适合脊髓损伤的干细胞类型以及相关的干细胞递送系统仍然缺乏。
[0008]因此，为了解决上述问题，本文提出一种联合干细胞和水凝胶生物材料制备及其在脊髓损伤的应用。

技术实现思路

[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术设计了一种联合干细胞和水凝胶生物材料制备及其在脊髓损伤的应用，本专利技术通过甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)和甲基丙烯酸酰化透明质
酸(HAMA)构建水凝胶或水凝胶微球，表现出很好的细胞相容性，在此基础上利用水凝胶或水凝胶微球包裹间充质干细胞和神经上皮干细胞，形成稳定的干细胞制剂，通过移植到损伤的脊髓部位，促进损伤脊髓的再生。
[0010]为了达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种联合干细胞和水凝胶生物材料在脊髓损伤中的应用，其特征在于：将联合干细胞和水凝胶生物材料移植到脊髓损伤患者的损伤脊髓部位，作为治疗脊髓损伤的细胞药物，修复损伤部位。
[0011]本专利技术的另一目的在于提供一种载干细胞水凝胶或水凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0012]Step1：制备甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)和甲基丙烯酸酰化透明质酸(HAMA)；
[0013]Step2：将GelMA和HAMA完全溶解于含有蓝光引发剂LAP的PBS溶液中，交联固化得到水凝胶或水凝胶微球；
[0014]Step3：将间充质干细胞或/和神经上皮干细胞包裹在制备的水凝胶或水凝胶微球中，得到载干细胞水凝胶或水凝胶微球。
[0015]进一步的，所述的Step1中甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)的制备方法为：将碳酸钠加入到去离子水中，按50～200g/L的比例将明胶加入碳酸钠溶液中，于35～60℃下搅拌溶解，然后加入甲基丙烯酸酐，甲基丙烯酸酐与明胶体积质量比为1:1～3:1，反应完成后常温下透析，冷冻干燥后得到甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)。
[0016]进一步的，所述的Step1中甲基丙烯酸酰化透明质酸(HAMA)的制备方法为：按1～20g/L的比例将透明质酸钠溶解于去离子水中，使用碳酸钠加入得到的溶液中，于35～60℃下搅拌溶解，然后加入甲基丙烯酸酐，甲基丙烯酸酐与透明质酸钠体积质量比为1:1～3:1，反应完成后用去离子水在常温下透析，冷冻干燥后得到甲基丙烯酸酰化透明质酸(HAMA)。
[0017]进一步的，所述Step2中，水凝胶或水凝胶微球制备过程在避光条件下，GelMA和HAMA浓度分别为1％～10％wt％；所述蓝光引发剂的浓度小于0.1wt％；GelMA和HAMA水溶液体积比为1：1；所述的交联固化采用405nm蓝光，交联的时间为10～120s。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术的一种联合干细胞和水凝胶生物材料治疗脊髓损伤，所使用的水凝胶原材料为生物来源，免疫原性低，具备较好生物相容性，具有一定生物功能；移植后可以减少脊髓损伤后星形胶质细胞的过度聚集，减少神经胶质疤痕的形成，能够促进脊髓损伤后神经的再生和修复，进而促进脊髓损伤动物的行为恢复；成本低、活性高、治疗效果明显的特征，并且不会产生症状波动的药物副作用，且能够持续在宿主体内长时间存活并产生活性，具有现有药物和(或)干细胞制剂无法比拟的优势，为建立脊髓损伤治疗策略和设计新型干细胞治疗药物提供实验依据和理论基础，拥有治疗脊损伤广阔应用前景和较高的商业价值。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是制备的载干细胞水凝胶微球的物理学特征；
[0022]图2是脊髓损伤模型的制备及载干细胞水凝胶微球的移植；
[0023]图3是载干细胞水凝胶微球治疗脊髓损伤后大鼠运动功能评分；
[0024]图4是不同脊髓损伤治疗组4周后，脊髓损伤空洞面积和神经胶质疤痕形成比较；
[0025]图5是不同脊髓损伤治疗组4周后，脊髓损伤新生神经纤维丝比较。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联合干细胞和水凝胶生物材料在脊髓损伤中的应用，其特征在于：将联合干细胞和水凝胶生物材料移植到脊髓损伤患者的损伤脊髓部位，作为治疗脊髓损伤的细胞药物，修复损伤部位。2.一种联合干细胞和水凝胶生物材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：Step1：制备甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)和甲基丙烯酸酰化透明质酸(HAMA)；Step2：将GelMA和HAMA完全溶解于含有蓝光引发剂LAP的PBS溶液中，交联固化得到水凝胶或水凝胶微球；Step3：将间充质干细胞或/和神经上皮干细胞包裹在制备的水凝胶或水凝胶微球中，得到载干细胞水凝胶或水凝胶微球。3.根据权利要求2所述的一种联合干细胞和水凝胶生物材料的制备方法，其特征在于，所述的Step1中甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)的制备方法为：将碳酸钠加入到去离子水中，按50～200g/L的比例将明胶加入碳酸钠溶液中，于35～60℃下搅拌溶解，然后加入甲基丙烯酸酐，甲基丙烯酸酐与明胶体积质量比为1:1～3:1，反应完成后常温下透析，冷冻干燥后得到甲基丙烯酸酰化明胶(GelMA)。4.根据权利要求2所述的一种联合干细胞和水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天晴，李鹏飞，张磊，陈衍颖，朱小庆，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：