[發(fā)明專利]磁性納米材料在促進間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化中的應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104099295A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉杰;劉瑩;劉亞楠;鄭楚萍
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: C12N5/0775
• 分類號: C12N5/0775
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉;陳燕嫻

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于促進間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁性納米材料在促進間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

干細(xì)胞是一類具有自我更新能力和多向分化潛能的細(xì)胞類型，它是人體新生細(xì)胞從增殖、遷移、分化直至達到成熟這一系列過程中的第一個細(xì)胞。關(guān)于干細(xì)胞的研究已成為目前生物學(xué)上最具挑戰(zhàn)性、也最具有吸引力的領(lǐng)域之一。干細(xì)胞按其來源可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。而間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs，mesenehymal?stem?cells)就是成體干細(xì)胞的其中一種。作為一類具有自我更新能力的成體干細(xì)胞，間充質(zhì)干細(xì)胞可以向多種細(xì)胞組織類型分化。它不僅可以向多種間質(zhì)來源的細(xì)胞譜系分化，例如脂肪細(xì)胞、成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、肌鍵細(xì)胞等等，也可以向其他的細(xì)胞譜系分化，比如星形膠質(zhì)細(xì)胞、肌原細(xì)胞、心肌細(xì)胞以及神經(jīng)細(xì)胞等。由于體外分離培養(yǎng)的MSCs在細(xì)胞表型上沒有明顯的改變，也無功能缺失，因此被認(rèn)為其對于細(xì)胞療法和組織修復(fù)工程具有重要的意義。

在MSCs的培養(yǎng)體系中添加一定濃度的地塞米松、β-甘油磷酸鈉和抗壞血酸可以使得人MSCs向成骨細(xì)胞方向分化。MSCs分化為成骨細(xì)胞主要需經(jīng)歷四個階段，即：未成熟的骨祖細(xì)胞、成熟的骨祖細(xì)胞、前成骨細(xì)胞、成熟的成骨細(xì)胞。在此分化過程中，細(xì)胞的堿性磷酸酶(ALP)、I型膠原、骨橋蛋白和骨鈣蛋白的表達都隨之增強，同時可觀察到細(xì)胞外基質(zhì)中發(fā)生鈣鹽沉積、骨結(jié)節(jié)形成等現(xiàn)象。這一分化過程中多個因子起到了調(diào)控作用。其中Runx2(核心結(jié)合因子)對成骨細(xì)胞的發(fā)育至關(guān)重要。此外，骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs，bone?morphogenetic?proteins)也是成骨細(xì)胞發(fā)育過程中非常重要的調(diào)節(jié)因子，它們可以促進較成熟的成骨細(xì)胞的分化和骨基質(zhì)的形成；但是對于處在發(fā)育早期的成骨細(xì)胞，它們卻抑制其分化而促進其增生。

胰島素、IBMX(1-甲基-3-異丁基黃嘌呤)、引哚美辛的適量添加可以促進約95％的MSCs體外分化為脂肪細(xì)胞。其分化過程表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)出現(xiàn)富集的脂質(zhì)小泡，過氧化物酶增殖激活受體γ、甘油-3-磷酸脫氫酶(GPDH)、脂蛋白脂酶(LPL)以及脂肪酸結(jié)合蛋白(A2)等表達增加。

磁性材料是一種古老而用途廣泛的功能材料。1960年Freeman等提出鐵磁性粒子可以通過血液循環(huán)系統(tǒng)和外界磁場的協(xié)同作用下到達身體的某一特定組織。磁性納米顆粒是包被葡聚糖等不同生物大分子衣的納米級氧化鐵膠體溶液，具有高熱穩(wěn)定性、低毒性和超順磁性。因其獨特的超順磁性質(zhì)和納米特性已經(jīng)被越來越多的應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和生物科技的研究中，包括靶向給藥、腫瘤磁過熱療法、生物傳感器以及特異性靶點(如細(xì)菌、白細(xì)胞、蛋白質(zhì))的濃度示蹤等，具有廣闊的應(yīng)用前景和潛在的應(yīng)用價值。

干細(xì)胞移植治療各類疾病成為當(dāng)今醫(yī)學(xué)研究的熱點，但移植后如何從受體辨別供體細(xì)胞，并觀察其在活體內(nèi)的生存遷徙情況一直是困擾其臨床應(yīng)用的瓶頸。隨著分子影像學(xué)的發(fā)展，超順磁性納米鐵顆粒(SPIO)作為磁共振成像(MRI)分子探針可以標(biāo)記骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、心肌細(xì)胞、造血細(xì)胞等，并能活體監(jiān)測細(xì)胞的遷徙，代謝和生物學(xué)行為。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種磁性納米材料在促進間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn)：

一種磁性納米材料在促進間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化中的應(yīng)用，其中磁性納米材料為活性成分，其具有促進間充質(zhì)干細(xì)胞分化成成骨細(xì)胞的作用；

所述的磁性納米材料優(yōu)選為三氧化二鐵納米修飾的納米釕和三氧化二鐵納米修飾的納米硒中的至少一種。

本發(fā)明中，所述的三氧化二鐵納米修飾的納米釕結(jié)構(gòu)式可表述為Fe₂O₃@Ru；所述的三氧化二鐵納米修飾的納米硒結(jié)構(gòu)式可表述為Fe₂O₃@Se。

本發(fā)明中，所述的三氧化二鐵納米修飾的納米釕(Fe₂O₃@Ru)，優(yōu)選通過如下方法制備得到：

往三氧化二鐵(γ-Fe₂O₃)納米粒子溶液中攪拌滴加三氯化釕溶液，再加入硫普羅寧，待懸濁液由紅色變?yōu)樽攸S色，磁性分離、水洗滌，得到三氧化二鐵納米修飾的納米釕(Fe₂O₃@Ru)。

所述三氧化二鐵納米粒子溶液濃度為8～15wt％。

所述三氯化釕溶液的濃度優(yōu)選為0.04～0.05M。