[发明专利]高镁微环境骨髓干细胞微球载体及其制备方法和应用

说明书

本发明提供高镁微环境骨髓干细胞微球载体及其制备方法和应用，将镁离子复合入微球载体中形成局部高镁环境，所述微球载体尺寸在500μm以内，所述镁离子浓度为2.5mM‑10mM。本发明提出了构建局部高镁微环境干细胞微球载体的概念和制备方法，一方面，筛选出镁离子浓度在2.5mM‑5mM时，成骨诱导作用最佳；其次，制备的干细胞微球载体直径在500μm以内，有效提高了干细胞的负载率和存活率，同时利用局部高镁环境促负载的干细胞成骨向分化，降低使用蛋白因子带来的成本昂贵、缓释难控等弊端；最后，制备的高镁微环境干细胞微球载体用于骨缺损再生修复时，缺损区新生骨明显增多，修复效果显著提升。

技术领域

本发明属于组织工程与再生医学领域，更具体地讲，涉及一种高镁微环境骨髓干细胞微球载体及其制备方法和应用。

背景技术

干细胞具有自我更新能力和多向分化能力，理论上可在体外扩增至足够数量并被诱导分化为特定成体细胞，进而用于组织再生治疗。直接将细胞负载于支架材料上是常用的方法，但由于材料孔径和比表面积的影响，导致移植细胞数量明显受限：多孔支架材料孔径过小会限制细胞渗入支架深部，而孔径扩大，比表面积会随之减小，从而影响细胞的负载数量。微球作为干细胞载体，比之传统支架，具有尺寸小营养易渗透，比表面积大细胞负载量多的优势，同时以微球3D培养干细胞有效地维持了细胞干性，并为干细胞提供稳定的局部环境，有效抵抗受体的免疫排斥等，在组织再生应用中更具优势。

镁是人体常量元素，在骨生长发育中不可或缺，镁离子促进成骨的作用已有诸多研究报道。为了进一步提高再生修复效果，拟将具有成骨分化诱导能力的镁离子复合入微球中，构建高镁微环境微球并同时投递干细胞用于骨再生，该方面研究尚未见文献报道。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种高镁微环境骨髓干细胞微球载体。

本发明的第二个目的在于提供一种高镁微环境骨髓干细胞微球载体的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供高镁微环境骨髓干细胞微球载体在骨再生中的应用。

为实现本发明的第一个目的，本发明公开以下技术方案：一种高镁微环境骨髓干细胞微球载体，其特征在于，将镁离子复合入微球载体中形成局部高镁环境，所述微球载体尺寸为100μm-500μm，所述镁离子浓度为2.5mM-10mM。

作为一个优选方案，所述镁离子浓度在2.5mM-5mM，此浓度时成骨诱导作用最佳。

作为一个优选方案，所述微球载体负载的干细胞密度在5×10⁶-10⁷/ml。

为实现本发明的第二个目的，本发明公开以下技术方案：一种高镁微环境骨髓干细胞微球载体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)成骨相关干细胞的获取与培养；

(2)将步骤(1)得到的干细胞消化离心后，用高镁培养液重悬，所得细胞悬液与凝胶混合，使用注射器，滴入交联剂中得到载细胞微球，所述载细胞微球直径为100μm-500μm，所述镁离子浓度为2.5mM-10mM。

作为一个优选方案，步骤(2)筛选镁离子浓度在2.5mM-5mM，此浓度时成骨诱导作用最佳。

作为一个优选方案，步骤(2)使用海藻酸钠凝胶，成胶后海藻酸钠凝胶终浓度在1％—2％。

作为一个优选方案，使用的交联剂为CaCl₂，SrCl₂或者BaCl₂中的一种。

作为一个优选方案，注射器针头内径在150μm—180μm，使用微量加样器滴加细胞-凝胶混合液，液滴体积在0.4μL以内，针头距交联剂液面1mm 以内。