[发明专利]多孔纳米材料在调控胚胎干细胞多能性中的应用

说明书

本发明针对传统的维持胚胎干细胞多能性所需的白血病抑制因子(LIF)存在的价格昂贵、稳定性差等问题，创造性的应用多孔纳米材料来调控小鼠胚胎干细胞的多能性。多孔纳米材料(有机多孔纳米材料和无机多孔纳米材料)能够在不添加白血病抑制因子(LIF)的培养条件下，对胚胎干细胞多能性具有调控作用。多孔纳米材料拥有良好的生物相容性，节约成本，利于储存等优点，将更好地推动胚胎干细胞的基础研究及应用。

技术领域

本发明属于干细胞多能性调控的领域，具体涉及多孔纳米材料在胚胎干细胞培养中对其多能性进行调控的应用。

背景技术

胚胎干细胞是来源于胚泡内细胞团(ICM)的细胞，其具有自我更新及分化两种特性。自我更新是细胞在相同状态下增殖的能力，分化是具有发育成所有细胞谱系的能力。在人体衰老或病理状态下，干细胞可以通过分化为多种类型的细胞，也可以通过旁分泌作用直接刺激组织再生或招募细胞因子促进组织修复。基于上述特点，干细胞在临床医学领域的研究迅速发展，干细胞临床试验涉及脊髓损伤、多发性硬化、中风、肌萎缩侧索硬化症、老年痴呆症、骨关节炎、股骨头坏死、椎间盘退化、心肌梗死、肝硬化、克罗恩病、间质性肺病、系统性红斑狼疮、勃起功能障碍以及卵巢早衰等等上百种疾病。但是，相关研究成果的临床转化还面临诸多问题。

国内外关于鼠胚胎干细胞培养主要有以下几种方法：目前，胚胎干细胞的多能性主要是通过白血病抑制因子(Lif)以及通过鼠源滋养层细胞分泌细胞因子来维持。细胞外基质信号调节激酶(MEK)和糖原合成激酶(GSK-3)的抑制剂(2i)也用于维持胚胎干细胞的多能性。然而，一方面，鼠源滋养层细胞提取比较繁琐，并且面临着临床应用时动物源性细胞安全问题的风险。另一方面，Lif以及小分子抑制剂的费用及储存等问题也成为细胞治疗临床转化方面的障碍。

作为近年来新兴的功能性多孔材料，多孔框架材料(如金属有机纳米笼材料，MOPs；金属-有机框架材料，MOFs；多孔二氧化硅纳米材料,SiO₂)，凭借高比表面积、孔道大小可调、结构多样、易于修饰、优良的热稳定性及化学稳定性等优点，其在气体吸附与分离、传感器、催化、药物传递等领域的应用发展迅猛。多孔纳米材料在干细胞多能性调控方面的研究未见报道。纳米技术作为一门新型交叉学科，现如今已经成为前沿热点研究领域。纳米材料本身具有尺寸效应、比表面积大以及多种特有的物理化学性质，其对于干细胞表型、细胞活性及多能性具有一定的调节作用。有研究表明石墨烯纳米材料、水凝胶等材料通过调控细胞骨架蛋白，影响胚胎干细胞自我更新与分化。

本发明针对传统胚胎干细胞多能性调节因子存在的稳定性差、造价昂贵等问题，创造性地筛选和设计多孔纳米材料作为调节因子，利用其易于修饰，高稳定性，高比表面积和多孔性等优良特性，制备新型胚胎干细胞多能性调节制剂，以克服传统材料在胚胎干细胞领域应用的限制。进一步的探讨多孔纳米材料调节胚胎干细胞自我更新与分化能力及可能机制，能够为其在再生医学中的应用提供理论依据与技术基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种调控胚胎干细胞多能性的多孔纳米材料，其特征在于多孔纳米材料作为制剂用来调控干细胞的多能性。

本发明提供一种多孔纳米材料在制备干细胞多能性调控剂方面的用途，其特征在于，所述多孔纳米材料为有机多孔纳米材料或无机多孔纳米材料。

优选的，所述有机多孔纳米材料为金属有机笼材料。

优选的，所述金属有机笼材料为VMOP-1、VMOP-2或VMOP-3。

优选的，所述无机多孔纳米材料为多孔二氧化硅纳米材料。

优选的，本发明提出的应用，具体步骤如下：

(1)多孔纳米材料的制备。