[發明專利]誘導干細胞成軟骨分化的II型膠原水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201711125169.X
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN108003360B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 孫靜;楊棵;衛丹;范紅松;張興棟
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08J3/28
• 分類號: C08J3/28;C08J3/075;C08L89/00;C08L51/00;C08F289/00;C08F220/08;A61L27/24;A61L27/50;A61L27/52
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵

本發明公開了一種誘導干細胞成軟骨分化的II型膠原水凝膠的制備方法，首先通過II型膠原側鏈賴氨酸ε?氨基與甲基丙烯酸酐的酰胺化反應，合成了具備可光交聯性且保持II型膠原三螺旋構象完整性的可光交聯II型膠原；再在光引發劑的作用下，引發可光交聯II型膠原聚合交聯形成具有一定力學強度且可調的單組份II型膠原水凝膠，為干細胞提供生物仿生的分化微環境。

技術領域

本發明屬于生物醫學材料技術領域，涉及用于軟骨缺損修復的誘導性水凝膠材料的制備方法及應用。

背景技術

鑒于關節軟骨組織無血管且整體代謝速率和活性細胞密度較低等特點，當患者遭受軟骨相關方面的疾病或創傷時其自我修復能力十分有限。常見的軟骨修復臨床手段包括骨髓刺激術、骨軟骨移植和假體置換術等，但這些手段通常會引起纖維軟骨組織的形成，由于纖維軟骨組織結構組成和力學強度與天然透明軟骨組織有較大差異，因此常見的軟骨修復臨床手段難以實現長期有效的治療效果。而基于組織工程的細胞療法，通過將軟骨細胞或軟骨前體細胞接種于生物仿生的相容性支架，有利于對軟骨微環境進行重建；其中生物仿生支架對于軟骨細胞表型維持和骨髓間充質干細胞(Bone marrow Mesenchymal StemCells,BMSCs)軟骨分化至關重要。

II型膠原作為軟骨細胞外基質的重要組成成分，具有優異的生物相容性和生物降解性。但II型膠原的纖維組裝能力很差，難以形成凝膠，以致不能長期穩定地為細胞提供必要的用于增殖分化的微環境。以II型膠原為原料制備成凝膠的常用交聯方式主要是通過戊二醛、京尼平、EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)/NHS(N-羥基琥珀酰亞胺)等與凍干的II型膠原海綿共價交聯以獲得具有一定力學強度的支架材料(C.-S.Ko,J.-P.Huang,C.-W.Huang and I.-M.Chu,Journal of bioscience and bioengineering,2009,107,177-182、X.Zhou,Y.Tao,J.Wang,D.Liu,C.Liang,H.Li and Q.Chen,Journal ofBiomedical Materials Research Part A,2016,104,1687-1693、J.Pieper,P.Van derKraan,T.Hafmans,J.Kamp,P.Buma,J.Van Susante,W.Van Den Berg,J.Veerkamp andT.Van Kuppevelt,Biomaterials,2002,23,3183-3192、或M.G.Haugh,C.M.Murphy,R.C.McKiernan,C.Altenbuchner and F.J.O'Brien,Tissue Engineering Part A,2011,17,1201-1208)。但以上方式制備的支架材料，由于戊二醛、京尼平、EDC/NHS均有毒，使得支架材料存在潛在的細胞毒性；且海綿結構缺乏對三維軟骨微環境的仿生，不能為細胞提供適宜的生長和分化環境。此外，復合凝膠材料的使用不足以突出II型膠原對影響和指導細胞行為的重要作用。

發明內容

本發明的目的旨在針對上述現有技術中的不足，提供一種誘導干細胞成軟骨分化的II型膠原水凝膠的制備方法，以獲得基于II型膠原單一組分的生物相容性水凝膠，構建一個三維的生物仿生微環境能夠更好地模擬軟骨細胞外基質，從而實現誘導BMSCs成軟骨分化。

本發明提供的誘導干細胞成軟骨分化的II型膠原水凝膠的制備方法，以從天然軟骨中提取的II型膠原作為軟骨誘導基質，首先通過II型膠原側鏈賴氨酸上的ε-氨基與甲基丙烯酸酐的酰胺化反應，合成具備可光交聯性且保持II型膠原三螺旋構象完整性的可光交聯II型膠原；再在光引發劑催化作用下，引發可光交聯II型膠原聚合交聯形成具有一定力學強度且可調的單組份II型膠原水凝膠，具體步驟如下：

(1)配制II型膠原溶液

在常壓、0-4℃下，將II型膠原溶解于pH值為1-3的酸溶液中得到質量濃度為1-4mg/mL的II型膠原溶液；