本发明专利技术涉及一种提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料、制备方法及用途，该生物材料由氧化硫酸软骨素(CS)与I型胶原(Col I)通过原位分子间交联构建的聚电解质多层膜，其中最外层成分为CS；CS、Col I的组装浓度分别为0.5～2mg/mL；CS的氧化度为25％～50％；组装条件为：pH 4.0～5.0，离子强度为0.15mol/L NaCl；温度为室温。本发明专利技术结合材料和细胞的优势，可广泛应用于促进组织损伤的血管再生和修复。血管新生有助于减少组织损伤和促进损伤骨组织的修复，因此具有血管新生能力的EPCs及EPC-EXs在骨损伤修复中具有广阔的临床运用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料、制备方法及用途，用于骨损伤的再生修复，属于医疗
技术介绍
外泌体(Exosomes，EXs)是细胞活化或凋亡时释放的一类具有生物学活性的小囊泡(直径为30-150nm)，其内载有功能性蛋白质、mRNAs及microRNAs (miRs)等物质，是实现细胞间相互交流和相互影响的重要介质。最新研究发现干细胞分泌EXs在组织损伤修复与再生过程中发挥着关键作用的重要成分。在适宜条件下，干细胞分泌的EXs通过携带某些与组织再生相关的miRs(如与干细胞抗氧化凋亡能力或与干细胞分化相关)及其下游“有益”的生物信息，可以促进骨骼肌再生、血管形成、神经再生、减少心肌损伤、保护急性肾小管损伤、减少肺损伤等。干细胞促进骨再生修复存在一些缺陷，例如干细胞治疗可能导致肿瘤形成，也可能使得非骨组织中出现骨化和钙化现象，利用干细胞EXs修复组织损伤不仅可获得与干细胞治疗类似的疗效，还可避免干细胞治疗带来的风险，为临床患者提供治疗新策略。因此与干细胞治疗相比，干细胞EXs的生物学治疗在临床应用上亦具有重要潜力和诸多优势。受限于人体组织有限的再生修复能力，骨缺损的修复重建一直是骨科的一大难题。骨是一种高度血管化的组织，血管新生有助于减少组织损伤和促进损伤组织的修复，因此血管生成是骨再生修复过程中一个至关重要的基本环节。内皮祖细胞(EndothelialProgenitor Cells,EPCs)是血管内皮细胞的前体细胞，具有促进体内血管生成和维持血液系统的稳态的能力。国内外许多研究证实，EPCs可以通过增强骨修复过程中的血管生成与骨形成能力来促进骨缺损修复。然而，目前关于EPCs所释放的EXs(EPC-EXs)对骨缺损修复的研究却鲜见报道，而且EPC-EXs对骨缺损修复的作用也值得深入研究。EXs的生物学特性与干细胞所处微环境也密切相关，生物材料等刺激可改变细胞表型产生不同应答，从而分泌特异性EXs。在现代组织工程与再生医学中，通过模拟天然干细胞微环境仿生构建生物材料，调节干细胞与材料间相互作用，从而可以调控细胞行为与功能。那么，通过生物材料微环境调控干细胞EXs释放及其功能应当也是现实可行的。然而，目前在这一领域并没有更深入的研究。我们最新的研究发现，通过以I型胶原和糖胺多糖为基元仿生构建类细胞外基质聚电解质膜后发现，在不同聚电解质膜上EPCs呈现出不同的生长行为，更重要的是，EPC-EXs的量及其内含物成分也存在明显差异。提示通过生物材料模拟干细胞微环境，从而调控干细胞EXs生物学特性这一思路的可行性。
技术实现思路
本专利技术提供一种提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料、制备方法及用途，利用生物材料诱导EPCs分泌功能性EXs，通过层层自组装技术制备聚电解质多层膜，通过调节聚电解质膜分子组成、最外层成分以及交联强度，考察不同刺激因素对EPC-EXs释放及内容物成分(miR-126)的影响。本专利技术的技术方案如下:提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料，其特征在于:该生物材料由氧化硫酸软骨素(CS)与I型胶原(ColI)通过原位分子间交联构建的聚电解质多层膜，其中最外层成分为CS ；CS,Col I的组装浓度分别为0.5?2mg/mL;CS的氧化度为25%?50 % ；组装条件为:pH4.0?5.0，离子强度为0.15mol/L NaCl ；温度为室温。所述提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行:一、以玻璃或培养板为组装基底，室温条件下首先组装基底浸入PH7.4、浓度为5mg/mL聚乙烯亚胺(PEI)溶液中，使组装基底在表面组装一层带正电的PEI基础层;二、将PEI修饰后的玻璃片或培养板浸入浓度为0.5?2mg/mL的CS溶液中10?15min，用洗脱液洗2?4次洗脱多余的CS，再浸入浓度为0.5?2mg/mL的Col I溶液中15?20min，用洗脱液洗2?4次洗脱多余的Col I溶液;重复步骤二，使CS与Col I在基底层上交替吸附，最终得到最外层为CS的聚电解质多层膜。所述的洗脱液为pH 4.0?5.0、浓度0.1511101/1的氯化钠溶液。每次洗脱液的洗脱时间为3?5分钟。利用上述的提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料用于制备治疗骨缺损修复的药物。本专利技术利用生物材料诱导EPCs分泌功能性EXs，通过层层自组装技术制备聚电解质多层膜，通过调节聚电解质膜分子组成、最外层成分以及交联强度，考察不同刺激因素对EPC-EXs释放及内容物成分(miR-126)的影响。本专利技术结合材料和细胞的优势，可广泛应用于促进组织损伤的血管再生和修复。血管新生有助于减少组织损伤和促进损伤骨组织的修复，因此具有血管新生能力的EPCs及EPC-EXs在骨损伤修复中具有广阔的临床运用前景。本研究具有操作简单，效果显著，结果稳定等优点，不仅提升了EPCs自身的功能，同时促进了EPC-EXs的释放和有益miR-126的含量，可提高EPC-EXs的功能性作用。本项目可为骨科相关疾病治疗提供一种新的技术手段。【附图说明】图1为不同聚电解质膜材料对EPC-EXs释放的影响。图2为不同聚电解质膜材料对EPC-EXs中miR-126含量的影响。【具体实施方式】实施例一:提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料，其特征在于:该生物材料由氧化硫酸软骨素(CS)与I型胶原(Col I)通过原位分子间交联构建的聚电解质多层膜，其中最外层成分为CS; CS与Col I的组装浓度分别为0.5mg/mL; CS的氧化度为25%;组装条件为:pH 4.0，离子强度为0.1511101/1 NaCl，温度为室温。所述提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行:一、以培养板为组装基底，室温条件下首先组装基底浸入pH 7.4、浓度为5mg/mL聚乙烯亚胺(PEI)溶液中，使组装基底在表面组装一层带正电的PEI基础层；二、将PEI修饰后的培养板浸入浓度为0.5mg/mL的CS溶液中15min，用洗脱液洗3次洗脱多余的CS，再浸入浓度为0.5mg/mL的Col I溶液中20min，用洗脱液洗3次洗脱多余的Col I溶液；重复步骤二，使CS与Col I在基底层上交替吸附，最终得到最外层为CS的聚电解质多层膜。所述的洗脱液为pH 4、浓度0.15mol/L的氯化钠溶液。每次洗脱液的洗脱时间为5分钟。实施例二:提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料，其特征在于:该生物材料由氧化硫酸软骨素(CS)或氧化透明质酸(HA)与I型胶原(Col I)通过原位分子间交联构建的聚电解质多层膜，其中最外层成分为CS； CS与Col I的组装浓度分别为2mg/mL； CS的氧化度为50%;组装条件为:pH 5.0，离子强度为0.1511101/1 NaCl，温度为室温。所述提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行:一、以培养板为组装基底，室温条件下首先组装基底浸入PH 7.4、浓度为5mg/mL聚乙烯亚胺(PEI)溶液中，使组本文档来自技高网...
【技术保护点】
提高内皮祖细胞外泌体释放并促进骨缺损修复的生物材料，其特征在于：该生物材料由氧化硫酸软骨素(CS)与I型胶原(Col I)通过原位分子间交联构建的聚电解质多层膜，其中最外层成分为CS；CS、Col I的组装浓度分别为0.5～2mg/mL；CS的氧化度为25％～50％；组装条件为：pH 4.0～5.0，离子强度为0.15mol/L NaCl；温度为室温。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈颜芳，赵名艳，李章华，
申请(专利权)人：武汉大复生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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