[发明专利]聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料及应用

说明书

本发明公开了一种聚乳酸‑氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料及应用，本发明的聚乳酸‑氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料是将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，得到聚乳酸溶液，采用微流控技术，将聚乳酸溶液滴入聚乙烯醇水溶液中，通过控制聚乳酸浓度、聚乳酸的滴速、聚乙烯醇水溶液浓度以及搅拌速度，得到聚乳酸微球。将聚乳酸微球浸入四氯化钛‑盐酸溶液中，于60‑100℃恒温水浴搅拌下反应4‑24h，用去离子水和无水乙醇清洗后，干燥，获得表面包被氧化钛纳米结构的聚乳酸复合微球。该微球结构稳定、尺寸均一、直径为100‑500μm，氧化钛纳米棒长度为10‑50nm。将人脂肪间充质干细胞接种在该微球上，可以促进干细胞的增殖，并维持干细胞的干性。

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，具体涉及一种聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料及其在维持干细胞干性中的应用。

背景技术

干细胞治疗技术在基因治疗、自身免疫性疾病、脑部和神经系统疾病治疗、心血管疾病治疗中显示出巨大的临床应用前景。其中，自体成体干细胞移植的优势尤为突出。

成体干细胞是指存在于一种已经分化组织中的未分化细胞。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，产生各种特异的细胞类型。与胚胎干细胞相比，成体干细胞具有诸多的优势，例如：(1)由于每个个体的主要组织相容性复合体(MHC)不同，同种异体胚胎干细胞及其分化组织细胞用于临床会引起免疫排斥，因而限制了其临床应用；而成体干细胞可从患者自身获得，而不存在组织相容性的问题，治疗时可避免长期使用免疫抑制剂对患者的伤害。(2)虽然胚胎干细胞能分化成各种细胞类型，但这种分化是“非定位性”的，目前尚不能控制胚胎干细胞在特定的部位分化成相应的细胞，当前的做法容易导致畸胎瘤；而成体干细胞在应用时不存在上述问题。然而成体干细胞在机体中数量有限，需要体外扩增以满足临床需求。传统的平皿培养存在接触抑制现象，细胞增殖率低，且极易分化或老化，严重影响了干细胞的数量和质量。因此，开发一种新型的维持成体干细胞干性的培养方法迫在眉睫。

微球是指由天然或合成的高分子材料(如明胶、壳聚糖、聚乳酸等)制成，粒径在1-1000微米之间。微球的制备方法主要有乳化/溶剂挥发法、喷雾干燥法、超临界二氧化碳法以及微流控法等。制备方法的不同导致制备得到的微球的形貌、结构、性能等都存在差异。

聚乳酸(PLA)具有优良的生物可降解性，其降解的最终产物是二氧化碳和水，不会对环境造成污染，是一种完全自然循环型的可生物降解材料。氧化钛作为无机添加相，具有其无机材料的高强度力学性能，并且还具有良好的亲水、杀菌和光催化性能等。将氧化钛和聚乳酸复合得到的氧化钛-聚乳酸复合材料，既能够发挥聚合物的柔韧性、机械加工性，又能够体现无机物的机械强度和硬度。但现有技术制备的氧化钛-聚乳酸复合材料存在诸多的问题，一是制备工艺复杂；二是氧化钛在聚乳酸基体中分散不均匀；三是氧化钛-聚乳酸复合材料多以聚乳酸基体中混杂氧化钛的形式存在，很少有将氧化钛-聚乳酸复合材料制成微球形式。

另外，目前微球主要用于药物缓释、细胞支架和细胞注射等领域，还未有利用微球促进成体干细胞增殖、并维持成体干细胞干性的报道。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料。本发明创新性的将聚乳酸和氧化钛复合制成微球材料，在微米级的聚乳酸微球表面包被有氧化钛纳米结构，形成微米纳米多级结构复合微球材料。

本发明的聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料具有良好的细胞相容性，能够促进成体干细胞增殖，且能维持成体干细胞的干性，采用本发明的聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料扩增后的成体干细胞具有良好的分化潜能，可以分化为成骨、脂肪以及软骨细胞。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种聚乳酸-氧化钛微米纳米多级结构复合微球材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚乳酸溶解于二氯甲烷中，制得聚乳酸溶液；