磷脂-糖胺聚糖仿生细胞外基质纳米膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种磷脂‑糖胺聚糖仿生细胞外基质纳米膜及其制备方法与应用，制备方法包括：将糖胺聚糖溶于磷酸盐缓冲溶液中，加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺和添加剂，去除氧气后活化，添加剂为1‑羟基苯并三氮唑或N‑羟基丁二酰亚胺；在得到的产物中加入磷脂与复配乳液的混合物进行反应；将得到的产物干燥，得到仿生细胞外基质纳米膜。本发明专利技术提供的磷脂‑糖胺聚糖仿生细胞外基质纳米膜，可以在模拟细胞外环境的同时，提高仿生细胞外基质纳米膜的生物相容性；使其在包裹胰岛细胞团时，提高胰岛细胞的活性，增强胰岛细胞释放胰岛素的功能；而且该仿生细胞外基质纳米膜制备方法简单，反应条件温和，操作简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及细胞外基质材料
，具体涉及一种磷脂-糖胺聚糖仿生细胞外基质纳米膜及其制备方法与应用。
技术介绍
I型糖尿病是一种自身免疫性疾病，它是由于机体免疫系统功能障碍，导致胰岛β-细胞坏死，从而引起糖代谢功能障碍。尽管据InternationalDiabetesFederation(IDF)统计，I型糖尿病患者仅占总糖尿病患者的10％，但I型糖尿病发病较早，多发于儿童及青少年，因此患病时间较长，如血糖控制不当会引发包括心脏、肾脏、肝脏、神经及眼部等多重器官并发症，严重影响患者的生活质量并对社会及家庭造成巨大经济负担。目前，注射胰岛素是主要的治疗I型糖尿病的方法，该方法虽可以有效控制患者血糖，却无法根治I型糖尿病，也无法对患者代谢功能紊乱等做出更为精准的控制。另外，长期服用胰岛素也会造成体重增加，不利于进行血糖检测及对其他心血管并发症的调控。胰岛移植可被认为是治疗I型糖尿病手段中最具有潜力的治愈性治疗手段。自2000年Edmonton胰岛移植方法成功使7名糖尿病患者实现100％脱离对胰岛素的依赖后，胰岛移植这一手段成为有可能完全治愈I型糖尿病最具潜力的途径。但Edmontonprotocol主要通过直接向肝脏门静脉注射胰岛的方法进行胰岛移植，随后的临床结果表明，在接受治疗的糖尿病患者中，胰岛移植术后，超过90％的患者在5年内均病情复发，重新进行胰岛素治疗。导致病情复发的主要原因在于移植后的胰岛在患者体内，因胰岛移植位置、免疫反应等诸多原因无法及时完成血运重建，导致胰岛流失加速，从而加大胰岛移植手术在所需胰岛数量上的要求。而胰岛移植手术的另一个瓶颈恰恰是供体数量有限，因此造成恶性循环，使目前胰岛移植无法前行。因此如何完善胰岛移植手段，使胰岛能够更好的被纳入接受移植患者的循环系统，从而解决胰岛流失问题，是现阶段针对胰岛移植研究的重点方向。采用生物材料辅助胰岛移植的相关研究也在近年来被广泛关注。目前胰岛移植所采用的生物材料众多且各有优缺，可大体分为包裹型材料和半包裹型材料两大类。半包裹材料中的多孔支架类生物材料，能够为胰岛移植创造除传统移植点之外的新移植部位，但无法从根本解决接受胰岛移植患者免疫排斥等基本问题。包裹型材料包括水凝胶、微胶囊等，因为这类材料可以将胰岛完全包裹，因此能够解决移植手术后患者机体对移植胰岛的免疫排斥反应，但也由于这类材料对胰岛的完全包裹，不利于毛细血管的形成，因此在胰岛移植后血运重建等方面有所欠缺。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术目的在于提供一种磷脂-糖胺聚糖仿生细胞外基质纳米膜及其制备方法与应用，以在模拟细胞外环境的同时，提高仿生细胞外基质纳米膜的生物相容性；使其在包裹胰岛细胞团时，提高胰岛细胞的活性，增强胰岛细胞释放胰岛素的功能；而且，该制备方法简单，反应条件温和，操作简便。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种仿生细胞外基质纳米膜的制备方法，包括如下步骤：S1：将糖胺聚糖溶于磷酸盐缓冲溶液中，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和添加剂，得到混合液，再将混合液去除氧气后活化；其中，添加剂为1-羟基苯并三氮唑或N-羟基丁二酰亚胺；S2：将磷脂溶于复配乳液中，然后加入到S1得到的产物中进行反应；其中，复配乳液包括水和有机溶剂；S3：将S2得到的产物干燥，得到仿生细胞外基质纳米膜。需要说明的是，S1中，将糖胺聚糖溶于磷酸盐缓冲溶液，优选将盛放糖胺聚糖和磷酸盐缓冲溶液的反应器中的氧气去除，得到混合液后，也需要去除氧气，因为混合液中的物质需要在无氧的条件下进行活化。在本专利技术的进一步实施方式中，S1中，糖胺聚糖、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和添加剂的物质的量比为1:1:(1～10)；S2中，磷脂和复配乳液的质量比为1:(10～100)，复配乳液中，有机溶剂和水的体积比为1:(1～100)；糖胺聚糖和磷脂的质量比为1:(1～100)。在本专利技术的进一步实施方式中，S1中：糖胺聚糖包括肝素、透明质酸和硫酸软骨素中的一种或几种，糖胺聚糖的相对分子质量为8000～14000；S2中：磷脂包括1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺、L-磷脂酰乙醇胺、1,2-二硬酯酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺、1,2-二棕榈酰基-sn-丙三基-3-磷酸乙醇氨、1,2-二肉豆蔻酰-sn-丙三基-3-磷脂酰乙醇胺、1,2-二油酰基-sn-丙三基-3-磷脂酰乙醇胺、胆固醇甲酰胺和花生四烯酰胺中的一种或几种。在本专利技术的进一步实施方式中，S2中：有机溶剂包括乙醇、异丙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲亚砜和二甲基甲酰胺中的一种或几种；水为双蒸水。在本专利技术的进一步实施方式中，S1中，将糖胺聚糖溶于磷酸盐缓冲溶液中具体包括：将糖胺聚糖加入磷酸盐缓冲溶液中，得到糖胺聚糖与磷酸盐缓冲溶液的混合物，然后在0～37℃的条件下超声10～30min；其中，超声的功率为20～400W，磷酸盐缓冲溶液的pH值为6.0～6.8，在糖胺聚糖与磷酸盐缓冲溶液的混合物中，糖胺聚糖的质量分数为10％～50％。需要说明的是，超声是为了使糖胺聚糖和磷酸盐缓冲溶液充分溶解。在本专利技术的进一步实施方式中，S1中，活化的温度为0～37℃，活化的时间为15～45min；S2中，反应的温度为0～100℃，反应的时间为0.5～72h；S3中，干燥为冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-60℃～-80℃，冷冻干燥的时间为2～48h。需要说明的是，冷冻干燥时，可以将S2得到的产物置于48孔板或96孔板，然后进行冷冻干燥。第二方面，本专利技术提供了上述的方法制备得到的仿生细胞外基质纳米膜。第三方面，本专利技术提供了一种荧光仿生细胞外基质纳米膜的制备方法，包括上述仿生细胞外基质纳米膜的制备方法的所有步骤，并在S2中的反应后，还包括步骤：在反应后的产物中加入荧光物质进行避光反应；其中，糖胺聚糖和荧光物质的物质的量比为1:1000，荧光物质为5-FAM-乙二胺或AF488-N-羟基琥珀酰亚胺(即Alexa488-N-羟基琥珀酰亚胺酯)，避光反应的温度为15～30℃，避光反应的时间为15～60min。第四方面，本专利技术提供了上述的方法制备得到的荧光仿生细胞外基质纳米膜。第五方面，本专利技术提供了上述的仿生细胞外基质纳米膜或荧光仿生细胞外基质纳米膜在制备胰岛培养或胰岛移植产品中的应用。本专利技术采用的磷脂，在动植物、细菌等微生物中是构成其生物膜、核膜以及类脂膜的重要组成部分，能参与到各种生理活动中。磷脂具有两亲分子结构，含有磷酸根的极性端具有亲水作用，而长长的碳氢非极性链具有很强亲脂性，在体液环境下，上述特性使得磷脂分子倾向于定向排列、组装成为磷脂双分子层，构成热力学稳定的片层或组装体结构。这种生物膜骨架既能保持蛋白质的镶嵌和附着，也能够帮助细胞通过磷脂双分子层和外界进行物质和能量的交换。本专利技术采用的糖胺聚糖是细胞外基质中的重要成分，带有大量的负电荷从而具有很强的亲水性，对保持疏松结缔组织中的水分有重要意义；糖胺聚糖是多价阴离子，对K、Na、Ca、Mg等离子有较大的亲和力，因此能调节这些离子在组织中的分布；糖胺聚糖有很大的粘滞性，附在关节面上具有润滑和保护作用，有促进创伤愈合的作用。并且，糖胺聚糖具有较高的抗凝血活性，将抗凝生物活性物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生细胞外基质纳米膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将糖胺聚糖溶于磷酸盐缓冲溶液中，然后加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺和添加剂，得到混合液，再将所述混合液去除氧气后活化；其中，所述添加剂为1‑羟基苯并三氮唑或N‑羟基丁二酰亚胺；S2：将磷脂溶于复配乳液中，然后加入到所述S1得到的产物中进行反应；其中，所述复配乳液包括水和有机溶剂；S3：将所述S2得到的产物干燥，得到仿生细胞外基质纳米膜。

【技术特征摘要】
1.一种仿生细胞外基质纳米膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将糖胺聚糖溶于磷酸盐缓冲溶液中，然后加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和添加剂，得到混合液，再将所述混合液去除氧气后活化；其中，所述添加剂为1-羟基苯并三氮唑或N-羟基丁二酰亚胺；S2：将磷脂溶于复配乳液中，然后加入到所述S1得到的产物中进行反应；其中，所述复配乳液包括水和有机溶剂；S3：将所述S2得到的产物干燥，得到仿生细胞外基质纳米膜。2.根据权利要求1所述的仿生细胞外基质纳米膜的制备方法，其特征在于：所述S1中，所述糖胺聚糖、所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和所述添加剂的物质的量比为1:1:(1～10)；所述S2中，所述磷脂和所述复配乳液的质量比为1:(10～100)，所述复配乳液中，所述有机溶剂和所述水的体积比为1:(1～100)；所述糖胺聚糖和所述磷脂的质量比为1:(1～100)。3.根据权利要求1所述的仿生细胞外基质纳米膜的制备方法，其特征在于：所述S1中：所述糖胺聚糖包括肝素、透明质酸和硫酸软骨素中的一种或几种，所述糖胺聚糖的相对分子质量为8000～14000；所述S2中：所述磷脂包括1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺、L-磷脂酰乙醇胺、1,2-二硬酯酰-sn-甘油-3-磷酰乙醇胺、1,2-二棕榈酰基-sn-丙三基-3-磷酸乙醇氨、1,2-二肉豆蔻酰-sn-丙三基-3-磷脂酰乙醇胺、1,2-二油酰基-sn-丙三基-3-磷脂酰乙醇胺、胆固醇甲酰胺和花生四烯酰胺中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的仿生细胞外基质纳米膜的制备方法，其特征在于：所述S2中：所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宸，娄少峰，张秀媛，孔德领，
申请(专利权)人：中国医学科学院生物医学工程研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12