一种具有免疫调控和骨诱导功能的外泌体修饰金属植入物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于生物医用新材料领域，具体涉及一种具有免疫调控和骨诱导功能的外泌体修饰金属植入物及其制备方法与应用

【技术实现步骤摘要】
一种具有免疫调控和骨诱导功能的外泌体修饰金属植入物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医用新材料领域，具体涉及一种具有免疫调控和骨诱导功能的外泌体修饰金属植入物及其制备方法与应用
。

技术介绍

[0002]细胞外囊泡
(
如外泌体
)
是一种几乎所有类型细胞均可分泌的
、
含有磷脂双分子层结构的囊泡，这些囊泡可参与炎症
、
自身免疫反应
、
内皮功能障碍
/
损伤
、
促凝血
、
血管生成和内膜增生
、
成骨分化等病理相关过程，在细胞治疗过程中具有举足轻重的作用
。
外泌体多携带着诸如细胞因子
、
生长因子
、
信号脂质
、DNA
和调节性
miRNA
等多种功能基团
。
其中，早期成骨分化中的间充质干细胞
(MSC)
衍生的外泌体
(MSC
‑
EVs)
在抗炎
、
细胞粘附和成骨分化方面都显示出积极作用，是理想的骨整合调节物质
。
与其它干细胞
、
蛋白质药物和合成化学品相比，
MSC
‑
EVs
的天然多组分能够以安全
、
低成本和高效的方式诱导复杂而持久的细胞反应，而不受免疫和生物毒性的限制，对于提高假体的表面骨整合具有明显的优势
。
[0003]假体植入治疗是骨骼和关节功能重建最成功的治疗策略之一，然而假体植入后的免疫反应会阻碍骨整合，影响骨整合效果，从而导致骨科植入物失败率升高
。
在假体植入治疗中，骨骼的生物质量是通过骨重塑过程来维持的
。
而骨代谢和免疫炎症反应是骨重塑过程中影响成骨的主要因素
。
骨代谢的特征主要集中在骨形成减弱，以及骨形成的生化标志物的循环水平降低
。
除了骨代谢原因外，影响成骨的更重要因素是炎症免疫反应
。
研究表明，在假体植入者体内可检测到由免疫细胞释放的炎性细胞因子，这其中巨噬细胞起着关键作用
。
当假体植入人体后，外源性生物材料会加重局部免疫反应，在术后数小时内巨噬细胞将被招募到植入物表面，并引发早期炎症级联反应
。
长期的炎症暴露会引起周围纤维环的形成，发展成为影响假体生存率的关键因素为骨整合造成屏障阻碍
。
此外，长期暴露于这种炎症环境还会导致
MSC
活性和成骨分化能力损害
。
目前，假体同骨之间的整合及骨重塑仍然是影响临床疗效的严峻挑战，迫切需要制定有效的策略来促进患者假体周围的骨重塑
。
[0004]现有研究表明，通过免疫调节手段促进骨形成，可提高假体表面的骨整合，然而，基于细胞
、
囊泡或大分子生物活性物质的灵活修饰策略依然存在探索空间，特别是通过用生物质修饰医用植入物获得高性能假体的工艺严重不足，亟待开发应用
MSC
‑
EVs
进行植入物表面修饰以改善假体表面骨整合的新颖而有效的策略
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的一些问题，本专利技术提供了一种具有免疫调控和骨诱导功能的外泌体修饰金属植入物及其制备方法与应用
。
本专利技术通过生物可点击基团
DBCO
合成一种含可粘附在钛基材料表面，且可同链接有外泌体的叠氮基团发生点击反应的贻贝衍生多肽
((DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO)
；本专利技术通过合成的多肽同连接预分化的
MSC
‑
外泌体的可点击的高活性磷脂聚
(
乙二醇
)
衍生物1，2‑
二硬脂酰基
‑
sn
‑
甘油
‑3‑
氢化乙醇胺磷酸酯叠氮化物
(DSPE
‑
PEG
2k
‑
Azido)
来实现对钛基医用植入物进行修饰；本专利技术具有免疫调控和骨诱导双效功能的外泌体修饰医用植入物可实现对体内和体外巨噬细胞极化的调节，且可促进假体周围骨整合
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种具有免疫调控和骨诱导双效功能的外泌体修饰医用植入物，所述的外泌体修饰医用植入物在钛基材料表面进行贻贝衍生粘附多肽修饰和叠氮化外泌体表面点击化学修饰来实现免疫调控和骨诱导的双重功效
。
[0008]优选的，所述的外泌体修饰医用植入物在钛基材料表面修饰有可同链接有外泌体的叠氮基团发生点击反应的贻贝衍生多肽
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
；叠氮化后的外泌体
DSPE
‑
PEG
2k
‑
Azido
与
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
通过环加成生物正交点击化学反应实现外泌体的稳定无损修饰
。
[0009]在某一具体实施方案中，本专利技术还提供了一种具有免疫调控和骨诱导双效功能的外泌体修饰医用植入物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0010](1)
贻贝衍生粘附多肽的设计及制备；采用固相多肽合成法，将无铜点击化学试剂二苯并环辛炔
(DBCO)、
丙酮和
Fmoc
保护的左旋多巴氨基酸
Fmoc
‑
DOPA(acetonide)
‑
OH
合成贻贝衍生多肽，将所得贻贝衍生多肽记为
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
；
[0011](2)
医用植入物表面的衍生肽修饰：采用溶液浸泡法将医用植入物浸入步骤
(1)
获得的
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
溶液中充分浸泡，
DOPA
基团充分粘附到植入物表面得到
DOPA
‑
植入物；
[0012](3)
外泌体表面的叠氮化分子修饰：
[0013]将
MSC
来源的外泌体
(EV)
与叠氮偶联试剂1，2‑
二硬脂酰基
‑
sn
‑
甘油
‑3‑
氢化乙醇胺磷酸酯
(DSPE
‑
PEG
2k
‑
Azido)
混合，外泌体
EV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有免疫调控和骨诱导功能的外泌体修饰医用植入物，其特征在于，所述的外泌体修饰医用植入物在钛基材料表面进行贻贝衍生粘附多肽修饰和叠氮化外泌体表面点击化学修饰来实现免疫调控和骨诱导的双重功效
。2.
根据权利要求1所述的外泌体修饰医用植入物，其特征在于，所述的外泌体修饰医用植入物在钛基材料表面修饰有可同链接有外泌体的叠氮基团发生点击反应的贻贝衍生多肽
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
；叠氮化后的外泌体
DSPE
‑
PEG
2k
‑
Azido
与
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
通过环加成生物正交点击化学反应实现外泌体的稳定无损修饰
。3.
一种具有免疫调控和骨诱导双效功能的外泌体修饰医用植入物的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)
采用固相多肽合成法，将无铜点击化学试剂二苯并环辛炔
DBCO、
丙酮和
Fmoc
保护的左旋多巴氨基酸
Fmoc
‑
DOPA(acetonide)
‑
OH
合成贻贝衍生多肽，将所得贻贝衍生多肽记为
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
；
(2)
采用溶液浸泡法将医用植入物浸入步骤
(1)
获得的
(DOPA)
x
‑
PEG5‑
DBCO
溶液中充分浸泡，
DOPA
基团充分粘附到植入物表面得到
DOPA
‑
植入物；
(3)
将
MSC
来源的外泌体
EV
与叠氮偶联试剂1，2‑
二硬脂酰基
‑
sn
‑
甘油
‑3‑
氢化乙醇胺磷酸酯
DSPE
‑
PEG
2k
‑
Azido
混合，外泌体
EV
同
DSPE
结合获得叠氮化的外泌体，记为
EV
‑
DSPE
‑
PEG
2k
‑
Azido
；
(4)
将步骤
(2)
获得的
DOPA
‑
植入物浸泡到步骤
(3)
中得到的
EV
‑
DSPE
‑
PEG
2k
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘国庆，耿德春，葛高然，郭顺，王淼，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：