[发明专利]纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用。本发明首先利用微流控技术制备PLGA多孔微球，然后通过席夫碱缩合反应、非共价相互作用和三维载体物理网络结构将富含油脂、干细胞、生长因子的纳米脂肪固定在微球内部，得到一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球。经关节腔注射该微球后，实现了软骨面粘附靶向定植，同时摩擦实验验证了微球具备超润滑特性。另外，其在体内显著减少了骨赘形成，改善了大鼠行为学表现，抑制了骨关节炎的进程。本发明为微创治疗骨关节炎甚至缓解疾病进程提供一种极具潜力的多功能平台。

技术领域

本发明属于纳米脂肪功能化产品及制备技术领域，具体涉及一种纳米脂肪功能化的可注射超润滑微球及其制备方法与应用。

背景技术

Tonnard等于2013年首次报道了通过机械乳化微脂肪制备一种具有液体和均质液优点的精细乳剂，称之为“纳米脂肪”。纳米脂肪是一种富含脂质、生长因子和干细胞的可注射粘性提取物，已成功用于疤痕修复、肢体缺血血管再生和软骨缺损修复等领域。

纳米脂肪由于含有多种成分并具有多功能性(血管生成、抗纤维化、镇痛和抗炎)，是一种理想的无支架移植物。然而，现有的研究表明，注射后的纳米脂肪存在生物活性低和存留率低的问题，同时纳米脂肪的流体状也无法很好满足精确移植的需求。上述因素一定程度上限制了纳米脂肪最大化发挥生物功能的作用。

注射纳米脂肪导致的低活性、低存留率和无法定植等问题，造成了生物功能的丧失。为了弥补这些缺陷，一些基于纳米脂肪的衍生产品相继被开发出来。 Huang等发现将纳米脂肪与陶瓷颗粒混合培养4周可诱导软骨形成，具体表现为体外细胞数量和糖胺聚糖显著增加。Li等通过分离脂肪油浓缩有效成分获取细胞外基质/基质血管分数凝胶(ECM/SVF-gel)，发现对兔软骨缺损能够有效修复。

与软骨缺损不同，骨关节炎是一类以关节软骨破坏和关节囊炎症为特征终末表现的慢性疾病。润滑中断被认为是疾病发展过程中的关键因素，会进一步导致软骨损伤和润滑失效，最终发展成为无菌性骨关节炎。然而目前的治疗方式或多或少存在一些弊端，口服非甾体抗炎药难以逃逸机体清除屏障而无法到达关节腔发挥疗效，并且会损伤消化系统；关节腔注射透明质酸因剪切变稀效应会相应增加注射频率，提高感染风险；膝关节置换术在对机体造成创伤的同时，伴随着沉重的经济负担。除了上述提及的弊端，影响骨关节炎临床疗效的最关键因素在于，现有的方法无法有效兼顾抗炎和润滑补充两方面。

纳米脂肪这一新兴移植物的问世，为突破这一治疗瓶颈带来了希望。研究发现，纳米脂肪具有复杂的细胞组成，虽然其具体生理病理学机制尚未阐明，但对骨关节炎的治疗表现出有益作用，如抗炎和镇痛作用似乎是由所分泌的细胞因子的释放介导所致。此外，对纳米脂肪的某些预处理，如制备成三维球体可以进一步诱导生长因子分泌，各种球形生物材料可满足所需的三维空间结构。但是纳米脂肪能否易于与生物材料结合同样影响其发挥生物功能，如GelMA(甲基丙烯酸化明胶)、HAMA(透明质酸)等水凝胶微球良好的亲水性，无法与富含油脂的纳米脂肪结合。聚合物实心微球可满足疏水性的要求，但其无孔结构限制了纳米脂肪的生物应用。如何更好地发挥纳米脂肪在治疗骨关节炎中的生物作用，成为现阶段面临的技术问题。

另一方面，虽然纳米脂肪表现出对骨关节炎有一定的治疗缓解作用，但现有研究表明，其用于改善骨关节炎的润滑效果难以持续保持。当注射纳米脂肪到达关节腔后，虽然短时间内能够明显降低摩擦系统，表现出补充润滑效果，但仅能维持较短时间，一定时间后，其带来的润滑效果就出现了明显下降，摩擦系数不断增大，补充润滑作用的稳定性效果较差。因此现有采用纳米脂肪治疗骨关节炎面临的一个技术难题是，如何提升纳米脂肪在关节腔内的补充润滑作用时间，解决其润滑效果难以长时间稳定维持的问题。

发明内容