一种可长期控制NGF释放的活性生物凝胶及其应用制造技术

本发明专利技术属于生物医学组织工程领域，公开了一种可长期控制NGF释放的活性生物凝胶及其应用。该活性生物凝胶由NGF

An active biological gel for long-term control of NGF release and its application

【技术实现步骤摘要】
一种可长期控制NGF释放的活性生物凝胶及其应用


[0001]本专利技术属于生物医学组织工程领域，具体涉及一种可长期控制NGF释放的活性生物凝胶及其应用。

技术介绍

[0002]中枢神经系统包括脑和脊髓，脑和脊髓损伤是所有国家所有年龄段的人群死亡的主要原因，也是致残的主要原因，每年脑损伤的治疗花费在全球约为4000亿美元。这给患者和社会造成重大的经济负担。由于脑损伤的多样性，导致损伤后的病理生理变化和临床治疗复杂。最近三十年的研究结果显示，多潜能的神经干/祖细胞（NSCs / NPCs）在哺乳类的整个生命周期中都持续存在于脑和脊髓的特定区域，即成年大脑海马齿状回（DG）、脑室下区（SVZ）及脊髓的中央管区域。这些内源性NSC / NPC可能在脑或脊髓损伤后发挥了再生和修复作用。但中枢神经系统损伤后，由于血管的破裂、水肿、缺血、缺氧及炎性因子的浸润和积累等，使损伤区的微环境变得非常恶劣，就像“盐碱地”，抑制了神经干祖细胞的增殖及向神经元方向的分化，而驱使神经干细胞向星形胶质细胞分化并最终形成胶质瘢痕。进一步阻止脑或脊髓内神经元的产生与功能恢复。因此，如何调控损伤区内的微环境，将恶劣的微环境（盐碱地）转变为一个同时具有抗炎和促神经保护（神经营养和促神经发生）的良好环境（黑土地），是目前亟待解决的科学问题之一。很多生长因子和神经营养因子（如NGF\ IGF
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1、bFGF、BDNF 等）、一些肽类（如 Erythropoietin、Thymosin β4等）都能促进中枢神经系统的发育与再生。但大多数的蛋白类因子及肽类在生理环境中半衰期极短（数秒
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数分钟），不易滞留在损伤局部且很难通过血
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脑脊液屏障，导致其在临床的利用效率极低。
[0003]成年哺乳类脊髓损伤，不仅会破坏最初的脊髓解剖结构，导致细胞死亡。由炎症， 脱髓鞘和胶质细胞增生(形成瘢痕)等还会触发二次损伤(即继发性损伤)，所有这些最终导致损伤平面以下的功能丧失。在中国每年新增脊髓损伤患者数量高达12
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14万，脊髓损伤的救治在经济上的消耗也同样惊人，依据损伤时的年龄和解剖节段，平均每一位脊髓脊髓损伤患者的花费在30
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40万美元，但临床上依然缺乏有效的治疗手段。
[0004]脑和脊髓损伤后不能修复的关键原因在于神经元不能再生。目前，通过生物材料支架
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凝胶填充脑或脊髓损伤区是一种被广泛接受的治疗中枢神经损伤的方法。通常使用的生物材料支架是各种水凝胶。如中国专利CN 112933293 A，公布了一种治疗中枢神经损伤的可原位注射水凝胶及其制备方法，所述水凝胶以精氨酸
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甘氨酸
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天冬氨酸修饰过的多臂聚乙二醇
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X与多臂聚乙二醇
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Y通过官能团对X
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Y电极化学偶联而形成，所述水凝胶内包覆有通过化学偶联反应负载在其上的缓释免疫调节和/或抗氧化药物的纳米/微米粒子与生长因子，但其并未对生长因子的最适作用浓度及控制释放的时程做相应的约定和解释，也未对各种生长因子的生物学作用之间进行比较。中国专利CN101301494A公布了一种中枢神经修复用水凝胶材料及其制备方法，用1
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5wt%聚乙二醇水溶液和浓度为0.1
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2wt%的多聚赖氨酸或葡萄球菌蛋白A和纳米氧化铁水溶液混合后，震荡搅拌；加入戊二醛溶液至其浓度达 1
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4wt%，4℃下反应2
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24小时；然后冷冻干燥。此专利对凝胶能否促进神经元的产生没有
进行约定和解释，其次该水凝胶并没有提供神经元再生、迁移和突起定向生长所需的神经营养因子等生化线索，没有促进血管再生及抑制瘢痕浸润的作用且引发剂
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戊二醛在体内会产生不良影响。中国专利CN 107205809 A公布了一种用于神经束再生的生物混合物，其包含可降解和生物相容的可植入管状混合结构，所述生物混合物的方法，以及涉及其用于在影响中枢神经系统的疾病，优选帕金森病中再生神经束的用途。其管状内腔内含有生长因子（神经营养因子 NGF、BDNF或GDNF）和/或药物（多巴胺能药）并应用了包括戊二醛在内的引发剂。其专利中缺乏对各类生长因子的最适作用浓度、配比及控释时程的约定和解释。所述生物混合物以纤维蛋白、胶原蛋白或琼脂糖为主要成分，其存在力学性能差，降解速度快等缺陷，且不能激活内源性神经干细胞，诱导其分化为神经元这一关键作用。中国专利CN 104910391 A公布了一种具有生物活性的生物降解水凝胶的制备方法。此专利技术以聚（丙交酯
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co
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环氧乙烷
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co
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富马酸为水凝胶骨架与多肽交联剂（Ac)2KYIGSRG交联，并接枝GIKAVAK
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Ac多肽与代巯基的Nogo
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66多肽形成具有促进神经细胞粘附和生长的可降解水凝胶。该专利对所述水凝胶能否激活内源性NSC，诱导其分化为神经元，及能否促进神经元突起再生、血管再生及抑制瘢痕浸润等作用没有进行约定和解释，且对其结合的Nogo
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66多肽的释放时程及生物活性没有进行鉴定和约定。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于中枢神经系统损伤及疾病治疗的可长期控制NGF释放的活性生物凝胶及其制备方法。该凝胶可填充于损伤局部的液性囊腔中，促进血管形成、抑制瘢痕浸润、抑制炎症、改善损伤局部的微环境，激活内源性神经干细胞，诱导其高比例分化为成熟神经元，最终导致功能障碍改善。
[0006]本专利技术所提供的用于中枢神经系统损伤及疾病治疗的可长期控制NGF释放的活性生物凝胶的制备方法，包括如下步骤：（1）改性Ⅰ型胶原，得到明胶干粉；（2）利用步骤（1）所述明胶干粉，制备得到明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶；（3）制备壳聚糖水凝胶；（4）在引发剂的作用下，将步骤（2）制备得到的明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶分别与神经生长因子（NGF）、神经营养素3（NT
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3）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）发生反应，分别得到神经生长因子（NGF）
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明胶
‑
聚异丙基丙烯酰胺水凝胶、神经营养素3（NT
‑
3）
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明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）
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明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶；（5）在引发剂的作用下，将步骤（3）制得的壳聚糖水凝胶分别与神经生长因子（NGF）、神经营养素3（NT
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3）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）发生反应，分别得到神经生长因子（NGF）
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壳聚糖凝胶、神经营养素3（NT
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3）
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壳聚糖凝胶、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可长期控制NGF释放的活性生物凝胶，由NGF
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明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶和NGF
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壳聚糖水凝胶组成，其中，所述NGF
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明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶中NGF的负载量为100
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200ng/ml，所述NGF
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壳聚糖水凝胶中NGF的负载量为100
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200ng/ml；所述NGF
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明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶和NGF
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壳聚糖水凝胶的体积比为1:1.05
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1:1.5；所述NGF代表神经生长因子。2.根据权利要求1所述的活性生物凝胶，其特征在于：所述NGF
‑
明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶和NGF
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壳聚糖水凝胶的体积比为1:1.05。3.根据权利要求1或2所述的活性生物凝胶，其特征在于：所述NGF
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明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶的制备方法，包括下述步骤：（a1）改性Ⅰ型胶原，得到明胶干粉；（b1）利用步骤（a1）所述明胶干粉，制备得到明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶；（c1）在引发剂的作用下，将步骤（b1）制备得到的明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶与NGF发生反应，得到NGF
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明胶
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聚异丙基丙烯酰胺水凝胶。4.根据权利要求3所述的活性生物凝胶，其特征在于：所述步骤（a1）中，所述改性Ⅰ型胶原的方法是用过氧化氢改性Ⅰ型胶原；具体改性方法如下：室温下，称取Ⅰ型胶原溶于过氧化氢溶液中，制成明胶溶液，冷冻干燥，得到明胶干粉；所述过氧化氢的浓度为0.02
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1mmol；所述Ⅰ型胶原与所述过氧化氢溶液的配比为1g：0.01L；所述Ⅰ型胶原的溶解温度为48
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85℃，溶解的时间为4
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12小时；所述冷冻干燥的时间为3
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6小时。5.根据权利要求3所述的活性生物凝胶，其特征在于：所述步骤（b1）中，制备明胶
‑
聚异丙基丙烯酰胺水凝胶的方法具体如下：将所述明胶干粉、N
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓光，
申请(专利权)人：北京智枢生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：