[發(fā)明專利]一種間充質(zhì)干細胞結(jié)合生物材料的微球及智能噴灑系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810462716.1
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108624581A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張京鐘;余爽;劉祎;安黎;劉巖;鄭慧琳;陳慶飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術(shù)研究所
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/10;A61M11/00;A61M35/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 韓飛

本發(fā)明公開了一種間充質(zhì)干細胞結(jié)合生物材料的微球及智能噴灑系統(tǒng)，首先選用海藻酸鈉作為載體生物材料，并對海藻酸鈉進行部分氧化處理，通過腙鍵固載了帶自由氨基的蛋白成分，其中，固載過程中添加了氫氧化鋰、水楊醛成分有效提高了材料對蛋白成分的固定效率；然后用硼氫化鈉還原腙鍵得到C?N單鍵；最后以固載蛋白成分的材料與干細胞混合制備細胞3D培養(yǎng)微球，有效增加干細胞移植后的存活率，提高干細胞治療皮膚傷口的療效；由于細胞類產(chǎn)品的脆弱性，在移植過程中極易被損失破壞，因此本案中還提供了與該微球相匹配的噴灑給藥系統(tǒng)，使微球準確高效的噴灑至患處，避免了不必要的損失和浪費。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)藥行業(yè)，具體為將醫(yī)療器械技術(shù)與醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新，針對大面積皮膚缺損這一嚴重影響生活質(zhì)量的多發(fā)病進行治療的細分市場，提供一種間充質(zhì)干細胞結(jié)合生物材料的微球及智能噴灑系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傷口的愈合是一個復雜的動態(tài)過程，包括炎癥、增生和重塑等不同階段并相互重疊。較大面積的皮膚缺損的危害：一是原發(fā)病或缺損面積過大導致傷口難以愈合進而引起繼發(fā)感染等并發(fā)癥，二是慢性炎癥等因素會導致上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epitheLiaL-mesenchymaL transition)(Li et aL.,2016)，出現(xiàn)局部纖維化并產(chǎn)生瘢痕，影響表觀外貌和正常功能。因此，理想的治療方案應(yīng)兼顧加速傷口愈合并減少瘢痕等并發(fā)癥產(chǎn)生。但迄今為止，尚未有真正恢復皮膚結(jié)構(gòu)和重建功能的人工皮膚產(chǎn)品問世。現(xiàn)有產(chǎn)品常會出現(xiàn)血流循環(huán)建立不良、抗機械壓力和摩擦力差、難以整合到局部微環(huán)境、易形成瘢痕和免疫排斥等種種缺陷。干細胞是一類具有自我增殖能力和多向分化潛能的細胞，在人體的多個組織和器官都已經(jīng)分離得到了不同類型的干細胞。隨著干細胞研究的深入和技術(shù)的進步，目前干細胞成為皮膚修復治療的最有希望的方向。干細胞不僅可以原位替代組織損傷丟失的細胞，更可以分泌多種細胞因子調(diào)節(jié)局部微環(huán)境，拮抗傷口疤痕形成。

間充質(zhì)干細胞(mesenchymaL stem ceLLs，MSC)是目前細胞移植治療的理想選擇。較其它細胞類型而言，間充質(zhì)干細胞具有不可比擬的優(yōu)點：(1)其體外擴增能力強，易于獲得足夠數(shù)目的干細胞進行下一步移植治療；(2)具有跨胚層分化的能力，是目前所知能提供皮膚多層結(jié)構(gòu)天然修復的最佳細胞來源；(3)具有免疫調(diào)節(jié)功能，可降低傷口部位的炎性反應(yīng)，同時，低免疫原性使異體移植成為可能；(4)具有強大的旁分泌功能，可分泌多種細胞因子和生長因子促進修復過程。動物實驗表明，MSC局部移植顯著加快皮膚傷口的愈合速度，并顯著對抗傷口纖維化和疤痕形成，顯示出巨大的臨床應(yīng)用前景(Akram et aL.,2013)。早在2005年，Ichioka就報道了一例應(yīng)用骨髓基質(zhì)干細胞治療一例慢性腿部潰瘍病例，在移植后兩周創(chuàng)面開始顯現(xiàn)修復跡象，并出現(xiàn)了健康的肉芽組織(Ichioka et aL.,2005)。2008年Yoshikawa聯(lián)用人工皮膚(PeLnac)和骨髓基質(zhì)干細胞治療20例患有慢性下肢傷口的病人，16例病人傷口顯示全部愈合(Yoshikawa et aL.,2008)。此類干細胞相關(guān)臨床實驗在全球開展已近6000例，很多都取得了其它治療方法無法達到的療效。

但細胞替代治療的普遍問題是細胞分化效率及移植后存活率低，主要影響因素有：1)從體外2D培養(yǎng)條件到體內(nèi)3D組織微環(huán)境及組織成分的改變；2)機體對移植物的免疫排斥和炎性反應(yīng)；3)體外二維培養(yǎng)過程中細胞缺乏與細胞或細胞外基質(zhì)間相互作用；4)收獲細胞過程中的酶消化或機械損傷等。三維立體培養(yǎng)及生物材料的發(fā)展為解決細胞治療中這些問題提供了新的有力工具。與傳統(tǒng)的二維平面培養(yǎng)體系相比，三維培養(yǎng)可以最大程度的模擬體內(nèi)環(huán)境，增加細胞間通訊連接，又能實現(xiàn)細胞培養(yǎng)條件可控，提高分化效率。通過在生物材料上接枝或固定細胞外基質(zhì)成分或其它蛋白分子則可有效增加干細胞移植后的存活率。本項目根據(jù)皮膚傷口特點精準設(shè)計、開發(fā)新型智能型生物材料，并制備相應(yīng)的細胞3D培養(yǎng)微球，形成與噴灑系統(tǒng)相匹配的“子彈”，提高移植干細胞的分化和存活效率，提高干細胞治療皮膚傷口的療效。由于細胞類產(chǎn)品的脆弱性以及干細胞提取過程的復雜性和高難度，干細胞的價格昂貴，而且根據(jù)個人體質(zhì)和年齡的差異性，能夠獲得的活效干細胞數(shù)量有限，因此，與干細胞相匹配的噴灑給藥系統(tǒng)十分必要。

發(fā)明內(nèi)容