[发明专利]一种经双侧亲和修饰的拟髓核支架-干细胞组合材料

说明书

本发明提供经双侧亲和修饰的拟髓核支架‑干细胞组合材料，通过先提取SD大鼠髓核细胞和脂肪来源的间充质干细胞，利用髓核细胞对传统的II型胶原/硫酸软骨素生物支架材料进行表面修饰后除去髓核细胞组分，获得拟髓核支架；同时替换脂肪来源的间充质干细胞中天然前体ManNAc，对ADSCs进行细胞表面糖基改造，使改造后的干细胞与髓核细胞外基质成分的亲和黏附性增强，获得定向编辑的干细胞后与拟髓核支架结合。本发明提供的组合材料具有高效诱导干细胞成髓核细胞定向分化的作用；获得的亲和修饰系统所含主要成分属于髓核特异性细胞外基质，符合椎间盘原生态微环境，避免降解产物对椎间盘环境的影响，制备过程中不引入其他化学成分，避免对亲和修饰系统生物活性的破坏。

技术领域

本发明属于生物组织工程细胞载体材料，本发明涉及一种新型细胞载体亲和系统的构建方法，尤其涉及一种经双侧亲和修饰的拟髓核支架-干细胞组合材料。

背景技术

椎间盘退行性疾病在临床上极为常见，是引起颈肩腰腿痛的常见原因，易导致45岁以下人群劳动能力受限，对社会经济造成了巨大负担。椎间盘内髓核细胞衰老或功能失调导致的髓核退变是椎间盘退变的重要始动因素，基于干细胞的组织工程可以直接针对病因对退变髓核进行再生修复，有望降低目前对症治疗及外科手术治疗所带来的并发症。生物支架能为干细胞进入体内后提供了特殊的微环境，有利于干细胞存活，并调节细胞增殖，分化等功能，因此常被用于搭载干细胞治疗椎间盘退行性疾病。然后目前利用生物材料和干细胞的组织工程修复退变椎间盘的效率依旧较低。无论是传统的高分子聚合物材料，还是生物大分子材料或脱细胞组织材料，均只是将生物支架材料与干细胞单纯混合，生物支架并没有针对髓核特异性微环境和载荷干细胞进行特定修饰，干细胞也没有针对生物支架进行定向编辑，两者间并不存在相互匹配的亲和作用，从而大大降低了生物材料对干细胞所起的诱导效应。若能同时定向修饰生物材料与干细胞，增强两者间亲和互作能力，构建一种双侧亲和互作体系，有望提升干细胞修复退变髓核的作用。

髓核中主要细胞成分为髓核细胞，其分泌的细胞外基质成分构成了正常髓核环境，利用髓核细胞的自分泌的特性，并借助温和脱细胞技术，可以不借助理化交联的方式修饰生物支架表面结构，使之更符合髓核原生环境，并避免了化学试剂的引入，高度保留了细胞外基质的生物活性。糖代谢工程技术是一种基于介入细胞内糖代谢过程，进而改变代谢产物的方法。利用糖代谢工程的原理，对糖代谢合成途径中某一阶段的天然前体用人工合成的结构上与原前体相似的单糖成分进行替换，可改变后续代谢产物，进而定向编辑细胞表面多糖结构，不仅能提升细胞对特定材料的亲和性和黏附能力，还能对细胞分化等活动进行调节。针对髓核微环境对生物支架进行特定修饰，同时对载荷干细胞表面进行定向编辑从而提高其与特定生物支架的亲和效应，以此构建一种经双侧亲和修饰的拟髓核支架-干细胞组合材料将有望加强生物支架对干细胞的髓核诱导效应，提高干细胞在退变髓核内生存与定向分化效率，达到干细胞再生修复退变髓核的目的。

发明内容

发明的目的是提供一种经双侧亲和修饰的拟髓核支架-干细胞组合材料，是一种为了得到具有更强亲和性和生物效应的经双侧修饰的支架-干细胞联合体，可用于进行退变椎间盘体内修复。

本发明提供的经双侧亲和修饰的拟髓核支架-干细胞组合材料，是利用双侧定向修饰构建，通过以下步骤实现：首先从SD大鼠体内提取髓核细胞和脂肪来源的间充质干细胞(ADSCs)，利用髓核细胞自身的基质分泌能力，对传统的II型胶原/硫酸软骨素生物支架材料进行表面修饰，在含有特定的生长因子的环境中修饰12天，使II型胶原/硫酸软骨素生物支架材料表面沉积足够多的髓核相关细胞外基质，再通过脱细胞技术将髓核细胞组分除去，从而获得一种由髓核细胞自身分泌的基质修饰的拟髓核支架。其次，利用人工合成的氨基多糖成分ManNProp替换细胞中天然前体ManNAc，对ADSCs进行细胞表面糖基改造，使改造的细胞与髓核细胞外基质成分的亲和黏附性增强，获得定向编辑的干细胞。定向编辑的干细胞与拟髓核支架结合，构建出一种经双侧亲和修饰的拟髓核支架-干细胞组合材料。

本发明经双侧亲和修饰的拟髓核支架-干细胞组合材料具体通过以下步骤实现：