[发明专利]一种利用压电效应促进巨噬细胞向M1型极化的方法及应用

说明书

本发明涉及一种利用压电效应促进巨噬细胞向M1型极化的方法及应用。本发明利用压电材料结合超声引发非接触式、非侵入式电刺激，验证了电刺激在免疫调控中发挥的重要作用，本发明以压电材料为细胞培养衬底结合超声刺激，在体外培养M1型极化的巨噬细胞，相比于常用的生物化学方法，无需引入外来的PMAPs，利用商业化的压电材料，能够通过施加超声的方法快速促进巨噬细胞向M1型极化；本发明中利用压电效应促进巨噬细胞向M1型极化的效果良好，具有肿瘤免疫治疗以及抗感染治疗的临床应用潜能。本发明中的方法可以批量生产M1型极化的巨噬细胞，以推动压电材料在免疫治疗中的应用。

技术领域

本发明涉及一种利用压电效应促进巨噬细胞向M1型极化的方法及应用，属于生物材料技术领域。

背景技术

在炎症过程中，受到微生物危险信号的影响，免疫稳态会发生显著变化，这些信号统称为病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)，包括微生物、脂多糖(LPS)、DNA、RNA等。在炎症微环境中，PAMPs将引导免疫进程，免疫细胞不仅可以通过模式识别受体对PAMPs做出反应，还可以通过感知温度、pH、渗透压、氧气等的各种微环境受体协调或单独调节免疫细胞。巨噬细胞是肿瘤微环境中数量最多的免疫细胞，对肿瘤的发生发展起很大的作用，巨噬细胞分为具有抗肿瘤生长的M1亚型和促肿瘤生长的M2亚型。促进肿瘤相关巨噬细胞向M1型分化对肿瘤的治疗具有重要意义。

中国专利文献CN 109369795 A(申请号201811350918.3)公开了一种调控巨噬细胞免疫功能活性的蛋白质PvEXP100蛋白，将PvEXP100蛋白作用于未活化的RAW264.7巨噬细胞，可显著增强RAW264.7巨噬细胞分泌NO、IL-2、IL-6、TNF-α的能力。中国专利文献CN111518219A(申请号202010383935.8)公开了一种嵌合性抗原受体，该嵌合性抗原受体的胞内结构域中含有IFN-γ受体，表达该嵌合性抗原受体的巨噬细胞可以相对较长时间保持M1型状态，增强肿瘤细胞抗原与嵌合性抗原受体结合后巨噬细胞M1型活性。中国专利文献CN108210482A(申请号201611127159.5)公开了一种载miRNA复合纳米颗粒，其包括阳离子靶向膜材、酸敏膜材以及至少一种miRNA；miRNA选自诱导肿瘤相关巨噬细胞向M1型巨噬细胞分化的miRNA，实现了促进肿瘤相关巨噬细胞向M1型巨噬细胞分化的功能。

基于模式识别受体和微环境感受器调节免疫细胞反应的研究已经取得了很大进展，这也推动了许多用于临床治疗的新药的开发。除了PAMPs等生物信号外，近年来，一些研究集中在研究物理信号在调节免疫细胞反应，并扮演着越来越重要的角色。然而，关于电刺激在调节巨噬细胞免疫反应中的作用知之甚少。在生理或病理条件下，细胞死亡和组织损伤会引起细胞微环境离子电流的波动，从而改变微环境的电位。虽然电刺激与巨噬细胞极化可能有重要关系，但其调控机制尚需进一步探讨。

植入电池、纳米发电机或外部电源刺激是刺激细胞的有效手段，并且这些方法已经应用于心脏发生和神经细胞功能的靶向调节。但它们需要有侵入性的电线连接外部复杂的装置后植入体内，这不仅给患者带来极大的不便，还可能造成感染等风险。因此，发展对细胞的非侵入式电刺激手段并借此调控巨噬细胞的极化，对于肿瘤免疫治疗以及抗感染治疗等领域将具有深远的影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用压电效应促进巨噬细胞向M1型极化的方法及应用，采用非接触性、非侵入性电刺激来实现对巨噬细胞免疫反应的精准调控，避免了复杂操作对巨噬细胞和人体造成的伤害。本发明提出了使用各种压电材料，通过施加超声的方式使材料形变后产生电信号，实现了促进巨噬细胞向M1型方向极化。

本发明的技术方案如下：

一种利用压电效应促进巨噬细胞向M1型极化的方法，所述极化在体外进行，是以压电材料作为细胞培养衬底，于衬底上接种巨噬细胞悬液，细胞培养1～7d，并在培养过程中施加超声刺激，培养得到M1型极化的巨噬细胞。