[发明专利]用于促进眼部Müller细胞定向转分化的磁刺激材料及制备方法和应用以及修复方法

说明书

一种用于促进眼部Müller细胞定向转分化的磁刺激材料及制备方法和应用以及修复方法，设计了磁学性能和生物相容性良好的人工磁纳米受体，通过远程交变磁场的刺激，有效的激活Müller细胞损伤修复与再生相关信号通路，实现了Müller细胞向视神经节细胞的定向转分化调控，为临床治疗视神经损伤类疾病提供了新的思路与途径。

技术领域

本发明涉及纳米生物材料与组织工程技术领域，具体涉及一种用于促进眼部Müller细胞定向转分化的磁刺激材料及制备方法和应用以及修复方法。

背景技术

青光眼是一种以视神经进行性损伤为主要表现的眼病，会造成视野的不可逆缺损，最终致盲。视神经是由视网膜神经节细胞（retinal ganglion cell，RGC）的轴突所构成的。RGC细胞作为一种中枢神经细胞，缺少再生修复的能力，从而导致当前眼科临床对于青光眼的治疗，只能被动的延缓病情的恶化，而无法实现视野的恢复。因此如何实现RGC细胞的再生，是当前青光眼治疗亟待解决的技术瓶颈。目前基于干细胞的治疗方案，即通过诱导干细胞定向分化为RGC实现损伤细胞的再生和修复，被视为最有潜力的思路。干细胞治疗主要通过诱导多功能干细胞分化为RGC细胞来补充凋亡的细胞，使损伤的视力功能得到修复。但是视网膜干细胞的来源有限，仅发现于视网膜睫状体的睫状色素上皮区。通过基因工程等技术来诱导干细胞分化为RGC，仍然存在着转化率低，操作复杂等问题。

Müller细胞是视网膜中最主要的神经胶质细胞，位于视网膜内核层，对视网膜细胞起着支持和营养的作用，维持着视网膜内环境的稳态。研究发现，在鱼类及两栖类动物的视网膜中，细胞毒素、手术、光损伤等可促使Müller细胞重新进入细胞周期，通过去分化或转分化的过程实现对损伤细胞的修复。因此Müller细胞被视为一种具有潜在分化能力的干细胞群。但这种修复功能仅见于硬骨鱼、鸟等低等脊椎动物。对于哺乳动物而言，虽然损伤可部分激活Müller细胞的增殖能力，但是其转分化成视神经的概率仍然十分有限，主要还是通过反应性胶质化来取代损伤的细胞。要高效实现Müller细胞的定向转分化为RGC 细胞，从而修复损伤的RGC细胞，目前仍存在着很大的挑战。因此，通过优化刺激条件，精确调控这些细胞信号通路，从而实现Müller细胞向RGC细胞的定向分化，将为视神经损伤类疾病的治疗提供更为有效的新策略。

研究发现，磁场变化对于动物体内细胞的跨膜生理活动具有一定的影响作用。鸟类等哺乳动物体内存在着磁受体蛋白，因此能感应到地磁场的存在，从而具有辨别方向等生理活动能力。但是在人体内尚未发现类似的磁受体蛋白，因此人体几乎感应不到微弱的地磁场。而基于磁场刺激所设计的经颅磁刺激技术，也正是由于磁受体的缺失，从而只能在高强度的磁场（1 T）作用下产生微弱的刺激效果，以调控神经元的跨膜生理活动。如何有效地将微弱磁场（20 mT）信号转变为合适的化学信号，并进一步激活下游通路实现Müller细胞的定向转分化为不可再生的RGC细胞，是本发明致力于解决的技术瓶颈。

发明内容

针对当前眼科临床对于视神经损伤类疾病（如青光眼）的治疗，无法修复或替代受损的RGC细胞进行有效治疗，只能被动的延缓病情的恶化等瓶颈挑战，本发明提供了一种用于促进眼部Müller细胞定向转分化的磁刺激材料及制备方法和应用以及修复方法，通过调控细胞的跨膜通过，诱导哺乳动物Müller细胞定向转分化为RGC细胞，简单易行的实现了RGC细胞的再生，为RGC细胞的损伤修复与再生提供了一条新的途径。

本发明采用的技术解决方案是：用于促进眼部Müller细胞定向转分化的磁刺激材料,所述的磁刺激材料由亲水性和生物相容性良好的功能化石墨烯和磁纳米颗粒共沉淀得到，所述的功能化石墨烯和磁纳米颗粒的质量比为1：2-1：20。

所述的磁纳米颗粒为Fe₃O₄。

所述的功能化石墨烯由石墨粉与水溶性生物高分子混合后球磨得到。

一种用于促进眼部Müller细胞定向转分化的磁刺激材料的制备方法，包括以下步骤：