[发明专利]一种促进移植干细胞存活和分化的纳米生物材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米生物材料，具体说，是涉及一种促进移植干细胞存活和分化的纳米生物材料，属于生物材料技术领域。

背景技术

对于心肌梗死、神经损伤等损伤性疾病，干细胞移植是一种极具潜力的治疗方法。但局部组织缺血缺氧、氧化应激等不利微环境，导致移植干细胞存活和分化能力十分低下，从而严重地影响了干细胞移植的治疗效果。因此，提高移植干细胞的存活和分化效率是目前临床应用干细胞疗法亟待解决的问题。

研究表明：自聚肽是由带正电荷的氨基酸残基和带负电荷的16个氨基酸残基交替排列构成，可形成非常稳定的β折叠二级结构，在生理条件下能够自组装形成三维纳米纤维支架(直径5～10nm)。自聚肽纳米纤维具有十分稳定的物理化学性质和良好的生物相容性，且不引起免疫排斥和炎症反应(Biomaterials.1995，16(18)：1385-1393)。自聚肽纳米纤维支架能够促进神经干细胞的黏附、分化、轴突生长和功能性突触的形成，促进内皮细胞的黏附生长和胚胎干细胞的分化等。将自聚肽注射入心肌，可以改善细胞生长微环境，从而促进细胞的黏附、迁移和血管新生(Circulation.2005，111(4)：442-450)。经SKPPGTSS或PFSSTKT功能基修饰的自聚肽能够促进神经干细胞的黏附、存活和向神经元分化。经PRGDSGYRGDS功能基修饰的自聚肽可以很好的支持成骨细胞的生长和黏附，并且有利于成骨细胞的迁移和定向分化。将自聚肽进行生物素化修饰后，注射到梗死心肌组织，可促进移植细胞的存活。将自聚肽纳米纤维与经修饰的基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1)结合，注射到梗死心肌组织周围，发现SDF-1可以缓慢释放，有利于血管新生和动员心脏内的心肌干细胞，参与心肌修复(Circulation.2007，116(15)：1683-1692)。对自聚肽单纯进行黏附序列修饰，能在一定程度上提高干细胞的存活和分化，有利于心功能的改善。

另外，由于细胞生长因子是一类通过细胞间信号传递影响细胞活动的多肽类信号分子，具有促进或抑制细胞存活、增殖和分化的作用，但损伤部位的细胞生长因子数量较少，导致移植干细胞存活和分化能力十分低下，不足以达到干细胞移植的治疗效果。因此，目前现有技术均采用在移植干细胞和促进移植干细胞存活和分化的生物材料的同时，注射外源性细胞生长因子，以解决上述技术问题，虽然此技术对移植干细胞的存活和分化具有一定程度上的促进作用，但由于移植进去的外源性细胞生长因子会在组织中很快扩散，难以发挥持久的生物学作用，因此，现有技术仍然无法实现干细胞移植的良好治疗效果。

技术方案

针对现有技术存在的上述问题，本发明目的是提供一种促进移植干细胞存活和分化的纳米生物材料，所述的生物材料不仅能与移植的干细胞表面受体直接结合，以促进存活和分化，还能与外源性细胞生长因子相结合，使移植的外源性细胞生长因子随生物材料的降解而缓慢释放，从而持久有效地作用于移植的干细胞，实现干细胞移植的理想治疗效果。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种促进移植干细胞存活和分化的纳米生物材料，是由自聚肽RADA 16经黏附序列RGDSP和肝素结合域YKKIIKKL修饰而得，具有如下氨基酸序列：

AcN-RADARADARADARADAYKKIIKKLRGDSP-CONH₂。

所述的纳米生物材料在生理条件下可以形成直径为8～12nm、长度为100～300nm的纳米纤维，且纤维之间的孔径为5～200nm。

所述的促进移植干细胞存活和分化的纳米生物材料的制备，是采用全自动多肽合成仪，通过固相合成法，按照氨基酸序列：

AcN-RADARADARADARADAYKKIIKKLRGDSP-CONH₂，从C端(羧基端)向N端(氨基端)依序合成而得。

上述的移植干细胞优选为移植的心肌干细胞。

所述的纳米生物材料可用作组织工程材料，尤其可用作心肌组织工程材料。