一种载线粒体微纳米级水凝胶微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种载线粒体微纳米级水凝胶微球及其制备方法和应用。其是一种表面被脂膜所覆盖、内容物中含有线粒体(细胞器)的水凝胶微球，其粒径在微纳米级别。制备方法包括：分离出细胞中的线粒体，将其与水凝胶前驱体混合获得凝胶微球内容物体系，加入脂膜后使用具有特定滤孔结构的挤出装置反复挤出，随后进行交联即可得到所述载线粒体的微纳米级水凝胶微球。本发明专利技术所提供的水凝胶微球可高效装载活性线粒体，充分保护线粒体活性，并能被细胞识别摄取，实现线粒体的递送。同时，该水凝胶微球粒径小、均匀可控，可实现静脉注射给药，且制备方法简单、产量高，具有极大的应用价值。具有极大的应用价值。具有极大的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种载线粒体微纳米级水凝胶微球及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体是涉及一种载线粒体微纳米级水凝胶微球及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]线粒体被认为是细胞的“能量工厂”，是生产三磷酸腺苷(ATP)的主要细胞器。在十分依赖氧化磷酸化来满足能量需求的细胞中，如心肌细胞，线粒体可占到细胞体积的35％。同时，线粒体还参与多种细胞过程和多种生物分子的合成，形成一个对维持细胞稳态至关重要的综合网络。它们通过控制能量产生、中间代谢、钙信号传导和细胞凋亡来调节细胞功能。因此，线粒体的功能障碍将导致细胞内稳态的崩溃，最终导致疾病。已经有多种疾病被发现与线粒体功能障碍有关，其中包括癌症、心血管系统疾病、神经系统疾病、代谢疾病和衰老等。因此，通过修复线粒体功能治疗上述疾病具有巨大潜力，受到广泛关注。
[0003]线粒体递送被认为是一种有效的线粒体功能修复方案，即，向细胞递送新鲜健康线粒体以改善原有的线粒体损伤。现有的递送策略包括直接递送游离线粒体以及利用块状水凝胶负载线粒体等，但是这些策略也有一定的局限性：直接递送游离线粒体的生物活性容易受损、难以保存；而利用块状水凝胶虽然能在一定程度上保护线粒体，但是只能在局部使用，对于很多疾病均不适用。也有研究者例如南京中医药大学史丽云教授提出利用Ad
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MSC衍生的外泌体能够将供体细胞的线粒体转移到巨噬细胞中，转移的供体细胞线粒体能够被巨噬细胞的线粒体内化并保持了线粒体的生物学活性，(AdMSC
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derived exosomes alleviate acute lung injury via transferring mitochondrial component to improve homeostasis of alveolar macrophages；Theranostics.2022
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21)，但是外泌体递送线粒体面临产量低、包裹线粒体数量少等问题。因此，寻求一种高效、稳定的线粒体递送策略用于修复线粒体功能治疗上述疾病是十分有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一目的是，提供一种高效装载活性线粒体的微纳米水凝胶微球，该水凝胶微球可用于线粒体的递送。包括以下技术方案：
[0005]在本专利技术的一些实施方式中，所述载线粒体的微纳米级水凝胶微球是由脂膜包裹的含有活性线粒体的微纳米级水凝胶微球。
[0006]在本专利技术的一些实施方式中，所述活性线粒体为新鲜提取的细胞线粒体。
[0007]基于本专利技术中制备得到的载线粒体的微纳米级水凝胶微球，一方面能够实现大批量生产且粒径均一可控；另一方面，由于其内容成分生物相容性良好，能够包载细胞器并能够被受体细胞吞噬利用，因此能够很好地被细胞所吸收并更好地促进组织修复。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述微纳米级水凝胶微球是由脂膜包裹的微纳米级水凝胶微球。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述微纳米级水凝胶微球是由卵磷脂/胆固醇混合
脂膜包裹的水凝胶微球。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述微纳米级水凝胶微球是不同浓度的GelMA水凝胶微球。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述微纳米级水凝胶微球的粒径为0.05μm～12μm，优选为0.2μm～10μm，更优选为0.4μm～3μm。
[0012]本专利技术的第二目的是，提供上述一种载线粒体微纳米级水凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：
[0013]分离出细胞中的线粒体，将其与水凝胶前驱体混合获得凝胶微球内容物体系，加入脂膜后使用具有特定滤孔结构的挤出装置反复挤出，随后进行交联即得载线粒体的微纳米级水凝胶微球。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述细胞为含有线粒体的真核细胞。
[0015]在本专利技术中，对于细胞的来源没有特别限制，包括但不限于人源细胞和非人哺乳动物源细胞，哺乳动物的实例包括小鼠、大鼠、兔、猪、狗、牛、灵长类动物(除人外)等。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述细胞根据功能性或阶段性包括但不限于：间充质干细胞、造血干细胞、iPS(诱导性多能干细胞)、组织细胞等。
[0017]在本专利技术中，对于细胞的要求为新鲜的活细胞，从而保证该细胞在经过本专利技术的方法后，能够得到具有生物活性的线粒体。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，使用GelMA水凝胶前驱体。
[0019]当然，本领域技术人员也可以根据实际使用需求，选择其他可以用于形成水凝胶的前驱体进行挤出操作，包括但不限于甲基丙烯酰化明胶(GelMA)、甲基丙烯酸透明质酸(HAMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酰胺(PAAM)、海藻酸钠(SA)、壳聚糖和聚乙二醇丙烯酸酯(PEGDA)，优选为GelMA和HAMA。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，使用卵磷脂与胆固醇混合而成的人工脂质膜。
[0021]当然，本领域技术人员也可以根据实际使用需求，选择其他可以用于形成微球模板的天然脂膜、人工脂膜和经功能化修饰后的各种脂膜进行挤出操作，包括但不限于磷脂膜、胆固醇膜、磷脂/胆固醇混合脂膜和人工阳离子脂膜、哺乳动物细胞膜、细胞微囊泡膜及其他脂膜。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述具有特定滤孔结构的挤出装置为带有滤膜的脂质体挤出器。
[0023]当然，本领域技术人员也可以根据实际使用需求，选择其他可以用于挤出的具有特定滤孔结构的装置进行挤出操作，包括但不限于带有滤膜的脂质体挤出器。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述特定滤孔结构的尺寸为0.05μm～12μm，优选为0.2μm～10μm，更优选为0.4μm～3μm。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，所述挤出次数大于等于3次。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述交联方法为紫外光交联。紫外光交联的具体操作方式为将添加光交联剂的均匀混合体系置于紫外光下直接照射，所述光交联剂为苯基(2,4,6
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三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐、2
‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮中的一种；紫外光交联的温度设置为室温，时间为5分钟
‑
10分钟。
[0027]在本专利技术的一些实施方式中，所述交联方法为化学交联，化学交联的具体操作方
式为将添加化学交联剂的均匀混合体系置于机械搅拌仪器中进行搅拌，所述化学交联剂为钙离子、过硫酸铵中的一种；化学交联的温度设置为室温，时间为10分钟。
[0028]当然，本领域技术人员也可以根据实际使用需求，选择其他可以用于交联的方法，包括但不限于紫外光交联和化学交联。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，具体操作步骤为：
[0030](1)分离出细胞的线粒体，将其与水凝胶前驱体混合获得凝胶微球内容物体系，然后加入脂膜溶液获得混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载线粒体微纳米级水凝胶微球，其特征在于，所述载线粒体微纳米级水凝胶微球是由脂膜包裹的含有活性线粒体的微纳米级水凝胶微球；所述微纳米级水凝胶微球的粒径为0.05μm～12μm。2.根据权利要求1所述的载线粒体微纳米级水凝胶微球，其特征在于，所述活性线粒体为新鲜细胞提取的细胞线粒体，细胞的来源包括人源细胞和非人哺乳动物源细胞。3.根据权利要求1所述的载线粒体微纳米级水凝胶微球，其特征在于，所述脂膜包括天然脂膜、人工脂膜和经功能化修饰后的其他脂膜。4.根据权利要求1所述的载线粒体微纳米级水凝胶微球，其特征在于，所述水凝胶包括甲基丙烯酰化明胶、甲基丙烯酸透明质酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酰胺、海藻酸钠、壳聚糖和聚乙二醇丙烯酸酯。5.权利要求1～4任一项所述的一种载线粒体微纳米级水凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：分离出细胞中的线粒体，将其与水凝胶前驱体混合获得凝胶微球内容物体系，加入脂膜后使用具有特定滤孔结构的挤出装置反复挤出，随后进行交联即可得到所述载线粒体的微纳米级水凝胶微球；所述特定滤孔结构的尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：付晓玲，初琦，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：