[發明專利]一種生物材料誘導的外泌體三維支架及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110379334.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113274553A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 吳成鐵;孫玉花
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: A61L27/38
• 分類號: A61L27/38;A61L27/10;A61L27/04;A61L27/12;A61L27/24;A61L27/22;A61L27/18;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/56;A61L27/58;B33Y70/10;B33Y80/00
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 鄭優麗;牛彥存

本發明公開一種生物材料誘導的外泌體三維支架及其制備方法與應用。所述外泌體三維支架是利用可降解生物材料誘導細胞源分泌的外泌體并將其使用3D打印一體化成型得到的具有三維可控結構的外泌體支架；外泌體均勻分布于所述支架中；其中，外泌體在所述外泌體三維支架中的質量百分含量為0.003?0.05%。所述支架通過外泌體的緩釋作用可調節細胞的免疫響應，增強干細胞與內皮細胞的粘附、增殖、成骨與成血管化。此外，生物可降解材料能夠調節細胞源外泌體的分泌與內容物表達，進而影響外泌體三維支架對組織細胞的旁分泌效應，可為組織再生生物材料的設計提供新方向。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域，具體涉及一種生物材料誘導的外泌體三維支架及其制備方法與應用。

背景技術

組織工程支架是治療組織缺損的一種有效策略。由于細胞支架存在細胞存活率低、免疫排斥、致瘤性等風險，以招募體內的內源性細胞來促進組織修復的無細胞支架發展為組織再生的一種新策略。外泌體是細胞分泌的一類包裹核酸、脂質、蛋白等生物活性物質的小細胞外囊泡(30-150nm)，在細胞通訊中發揮重要作用。研究表明，外泌體可調節組織的再生與修復，且相比活細胞和生長因子，具有免疫原性低、易保存、成本低、穩定性好等優點，為無細胞支架的發展提供了機遇。然而，目前報道的外泌體支架的制備方法主要基于成型支架負載和材料預混后交聯兩種方法：前者需將支架浸沒于外泌體懸液或將外泌體注入支架中，僅部分外泌體以物理吸附的方式負載于支架上，導致支架載藥效率低、浪費大且外泌體與支架結合弱、易逸出；后者不具有調控宏觀三維多孔結構的能力，且僅依靠水凝膠的三維分子網絡結構進行物質的擴散和交流，孔隙率低，不益于組織的長入和營養的傳輸。此外，外泌體所誘導的生物學效應決定于其親體細胞的活性和狀態，而生物材料在調控細胞的代謝與分化上已展現巨大的潛力。因此，如何從制備工藝和材料的角度增強外泌體的組織再生效果是目前外泌體應用要考慮的問題。綜上，發展一種具有可控結構和緩釋性能的生物材料誘導的外泌體組織工程支架以促進組織修復具有重要意義和應用價值。

發明內容

為實現上述目的，發明人進行了廣泛而深入的研究。3D打印技術在制備組織工程支架方面具有快速成型、精準控制、可重復性高等優點，且生物材料對細胞的免疫響應、成骨/成血管具有重要調節作用。但是目前，3D打印的生物材料誘導的外泌體組織工程支架尚缺乏研究。

針對外泌體應用存在的不足之處，本發明的技術目的是提供一種具有三維可控結構的生物材料誘導的外泌體組織工程支架以用于細胞的免疫調控與成骨/成血管功能。發明人經銳意研究得出，上述問題可以由下面描述的發明來解決，由此，完成本發明。

第一方面，本發明提供一種生物材料誘導的外泌體三維支架。所述外泌體三維支架是利用可降解生物材料誘導細胞源分泌的外泌體并將其使用3D打印一體化成型得到的具有三維可控結構的外泌體支架。在該外泌體支架中，外泌體均勻分布在支架的各個部位。即、本發明是先通過生物材料誘導外泌體的分泌并調控外泌體的功能，再用于制備外泌體支架從而用于其他生物功能的響應。

其中，外泌體在所述外泌體三維支架中的質量百分含量為0.003-0.05％。

由于該外泌體支架是通過3D打印一體化成型制備而成，外泌體與支架的其他組分分布均勻，且外泌體均勻穩定地分布于支架各個部位。

較佳地，所述外泌體三維支架可以通過調節3D打印參數適應性調節支架的孔結構，如根角度、根數、層高、層間距等，也可適應性改變其貫通孔孔徑、高度、孔間距等，還可靈活改變支架的三維形狀。一些實施方式中，所述外泌體三維支架的孔隙率為30％-70％。

較佳地，所述孔洞(例如可為貫通孔)的孔徑為0.2-0.6mm，孔深為0.8-5mm。

較佳地，所述孔洞(例如可為貫通孔)的間距為0.8-1.6mm。