[发明专利]来自离散碳纳米管的干细胞、骨骼、组织和神经支架

说明书

公开了包含离散碳纳米管的干细胞、骨骼和神经支架。离散的碳纳米管可以在管壁的内部和外部被靶向或具有选择性的氧化水平和/或含量。所描述的支架可用于在注射到体内时引导、靶向和保护干细胞。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月7日提交的美国申请序列号(USSN)62/319,599的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及用于移植干细胞的离散碳纳米管支架和用于干细胞疗法的组合物。本发明还涉及用于骨骼、组织和神经生长和修复的离散碳纳米管支架。

背景技术与发明内容

多能干细胞已经突出地成为用于缺血症、帕金森病、阿尔茨海默病、心肌梗塞和肝病的治疗剂。只有满足以下要求，移植的干细胞才能有效治疗疾病：第一个要求是移植的干细胞分化成目标细胞类型。第二个要求是在分化的干细胞与周围组织和细胞之间形成网络。再生组织或骨骼结构涉及细胞的定向生长以形成更高级的结构。

然而，在实际领域中，损伤区域中的移植的干细胞很可能被洗掉而没有形成网络(例如，神经元网络)。更糟糕的是，它们会迁移到不希望的区域并分化成不希望的细胞类型，例如肿瘤。

因此，已经进行了广泛的研究以开发对于干细胞没有体内毒性的支架。然而，没有毒性的支架的开发被认为是一项艰巨的任务，并且经常报道将支架注入体内会造成不利影响。会产生的重要问题是碳纳米管含有来自用于制造碳纳米管、碳纳米管簇或碳纳米管束的残留催化剂的有毒金属元素或盐，如钴，其不能用于制造均匀结构的支架，并具有不容易与干细胞及其分化产物亲和的疏水性表面。

因此，仍然需要开发一种新的支架，其具有方便和更有效的临床应用性而没有体内毒性。

在整个本申请中，引用了若干专利和出版物，并提供了引文。将这些专利和出版物的公开内容并入到本申请中，以便更全面地描述本发明和本发明所属领域的状态。“CarbonNanotubes for Stem Cell Control”中提供了几项研究的综述。D.A.Stout andT.J.Webster.Materials Today，2012年7月至8月，第15卷，第7-8期，第312-318页，Elsevier。

本发明人已经发现，多个离散的碳纳米管提供了新的能力来特异性地定位和产生干细胞的支架而没有细胞毒性，从而使得分化的干细胞和位点中存在的组织之间联网，并因此具有显著的细胞治疗功效。细胞毒性在本文中定义为对健康细胞造成显著或不期望的伤害的性质。没有细胞毒性是指，绝大部分的有益细胞不会直接由于支架或组合物而受到有害影响、被杀死或两者。

本发明的一个实施方案是支架中的离散碳纳米管进一步包含干燥的离散碳纳米管的至少约1重量％的量的官能团。多个离散的碳纳米管可以是端部开放的并且基本上清除了催化残余物。

本发明的另一个实施方案是包含离散碳纳米管的支架，其中离散碳纳米管具有小于4微米，优选小于3微米，更优选小于2微米的长度。离散碳纳米管的长度分布可具有模态，优选单峰，最优选双峰。

在本发明的又一个实施方案中，支架进一步包含聚合物。聚合物可选自不显示细胞毒性或不引发免疫响应的一组聚合物。聚合物也可选自可生物降解和/或水溶的聚合物。该聚合物进一步包含重量百分比范围为约1％至约99％，优选小于约90％，更优选小于约50％，最优选小于约10％的支架。

本发明的另一个实施方案是支架的离散碳纳米管进一步包含增加生物部分对离散碳纳米管表面的亲和力的官能团。