[发明专利]一种可免疫调节血管化的硅酸锰空心纳米球及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可免疫调节血管化的硅酸锰空心纳米球及其制备方法和应用。所述硅酸锰空心纳米球为褐锰矿相，具有中空结构，化学组成为(Mn₂O₃)₃MnSiO₃；优选地，所述硅酸锰空心纳米球的直径为90～100 nm，比表面积为630～640 m²/g。

技术领域

本发明涉及一种可免疫调节血管化的硅酸锰空心纳米球及其制备方法和应用，具体涉及一种可免疫调节血管化的硅酸锰空心纳米球及其制备方法、一种含有所述硅酸锰空心纳米球的改性培养基、一种含有所述硅酸锰空心纳米球的可用于生物打印的生物墨水，该墨水可以通过调节免疫微环境促进成血管，并在体外构建活细胞共培养支架，属于生物技术领域。

背景技术

在骨缺损和皮肤伤口等组织的修复过程中，血管生成是必不可少的关键过程，同时对于临床医学也是极大挑战。传统的自体移植或异体移植治疗方案存在供体来源不足、产生二次伤口等难题，并且忽略了人体的复杂环境，特别是免疫排斥及其对血管化的作用。生物 3D打印技术具备同时打印细胞和材料，精确控制细胞分布的功能，可以在体外构建模拟免疫微环境的活细胞共培养支架。因此开发出用于生物3D打印且具备免疫调节血管化的生物墨水具有很大的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可免疫调节血管化的硅酸锰空心纳米球及其制备方法和应用，其中主要应用于得到一种含有可免疫调节血管化的硅酸锰空心纳米球的生物墨水，所述生物墨水中的无机组分(硅酸锰空心纳米球)可以通过免疫调节促进成血管，所述生物墨水通过生物3D打印可以在体外构建活细胞共培养支架。

第一方面，本发明提供了一种硅酸锰空心纳米球，所述硅酸锰空心纳米球为褐锰矿相，具有中空结构，化学组成为(Mn₂O₃)₃MnSiO₃；优选地，所述硅酸锰空心纳米球的直径为90～100nm，比表面积为630～640m²/g。

第二方面，本发明提供了上述硅酸锰空心纳米球的制备方法，包括：将二氧化硅纳米球溶解在包含去离子水、CH₃COONa(或Na₂SO₄)和MnCl₂.4H₂O的混合溶液中，然后加入三乙醇胺或乙醇胺直至pH＝7.3～7.6；然后在100～120℃下水热反应22～26小时，最后在 600～700℃下煅烧5～7小时，得到所述的硅酸锰空心纳米球。

较佳地，二氧化硅纳米球的粒径为100～120nm；所述二氧化硅纳米球和CH₃COONa的质量比为(1～3)：1；所述二氧化硅纳米球和MnCl₂.4H₂O的质量比为(0.5～2)：1。

在本公开中，硅酸锰空心纳米球的前驱体介孔二氧化硅属于硅基生物材料，具有优异的生物活性，在硬组织及软组织的修复等组织工程中具有非常大的应用潜力；而锰元素是维持人体各种重要生理功能所必需的金属元素。本公开将锰元素引入到介孔二氧化硅中制备出硅酸锰空心纳米球尺寸均匀，粒子直径为90～100nm，比表面积为630～640m²/g，具有良好的降解性能，生物活性以及免疫调节功能。

锰掺杂的介孔二氧化硅由于锰的添加促进了的生物降解和分解，进一步加速了骨架内 Si-O-Si键的断裂。基于分散良好的介孔二氧化硅合成的硅酸锰空心纳米球，可将Mn离子和Si离子快速释放到培养基中。

第三方面，本发明提供了一种改性培养基，包括：基础培养基、以及分散于基础培养基中的上述硅酸锰空心纳米球；所述基础培养基的组成包括：DMEM高糖培养基、胎牛血清、青霉素/链霉素；所述硅酸锰空心纳米球的浓度为100μg/mL以下。