一种线粒体功能化胶原支架及其制备方法和应用

本发明属于分子生物学，具体涉及一种线粒体功能化胶原支架及其制备方法和应用。

背景技术：

1、脊髓损伤是一种十分严重的中枢神经系统疾病，因脊髓损伤而导致截瘫的患者逐年增加。目前针对脊髓损伤来说，组织工程治疗的方法被广泛的应用。组织工程治疗的主旨是使组织更好的再生从而恢复受损组织原有的功能。在组织再生过程中，血管生成是基础，血管的重建为组织细胞提供牵引作用与能量供给。与此同时，减少损伤组织细胞的死亡也是治疗的关键，存活的细胞可以帮助组织重建。但脊髓损伤区的不利微环境，为血管重建与组织细胞存活增加了难度。

2、在众多的治疗方式中，线粒体治疗是目前的热点之一。研究发现在生物体内的细胞之间，线粒体可以在细胞之间传递，由治疗细胞传递至受损细胞进行治疗。组织细胞受损时，ca2+大量进入细胞并进入线粒体缓存，ca2+的大量涌入会诱发凋亡基因引起细胞凋亡。细胞间线粒体的转移可以缓释受损细胞内的大量ca2+，抑制细胞凋亡的发生，同时线粒体的转移会增加受损细胞的代谢水平，促进细胞增殖加快组织修复的进程。而目前利用线粒体治疗的方式主要是静脉注射，利用血液循环将线粒体带至损伤部位进行修复。但很多组织都是处于体液的生存环境中，例如脊髓是处于脑脊液环境且损伤后需要长时间的恢复治疗，将线粒体利用静脉注射的方式引入生物体内进行治疗会导致在体液的大量冲刷下难以实现在损伤区的长时间驻留和发挥作用，大量线粒体会在运输过程中发生损耗导致最终治疗效果不理想。

3、目前需要一种更加高效且具有保护性的线粒体引入方式来发挥其治疗的功能。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种线粒体功能化胶原支架及其制备方法和应用。本发明所述线粒体功能化胶原支架既可以抑制损伤细胞的凋亡，又能促进组织新生血管生成，在脊髓损伤修复中具有重要的应用价值。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种线粒体功能化胶原支架，所述线粒体功能化胶原支架包括通过dpc功能多肽连接的线粒体与胶原支架材料；

4、所述胶原支架材料与dpc功能多肽上的胶原特异性结合肽段tkktlrt相连接；

5、所述线粒体与dpc功能多肽上的酯基端通过物理插入的方式相连接。

6、优选地，所述胶原支架包括线性有序胶原支架、胶原水凝胶、静电纺丝胶原纤维、胶原海绵或胶原管中任意一种，优选为线性有序胶原支架。

7、优选地，所述线粒体包括人脐静脉内皮细胞来源的线粒体、人源间充质干细胞来源的线粒体、人心肌细胞来源的线粒体或人星形胶质细胞来源的线粒体中任意一种；优选为人脐静脉内皮细胞来源的线粒体。

8、本发明中，所述dpc可以在不损伤线粒体膜电位与膜蛋白功能的前提下，将线粒体与胶原支架成功连接；所述人脐静脉内皮细胞来源的线粒体可以促进内皮细胞的增殖；所述人脐静脉内皮细胞来源的线粒体可以在脊髓损伤区抑制受损细胞的凋亡；所述人脐静脉内皮细胞来源的线粒体可以促进脊髓损伤区成血管；最终整个线粒体功能化胶原支架体系既可以抑制损伤细胞的凋亡，又能促进组织新生血管生成。

9、第二方面，本发明提供一种第一方面所述的线粒体功能化胶原支架的制备方法，所述方法包括：

10、将dpc功能多肽与胶原支架材料共孵育，得到修饰后的胶原支架，再将线粒体与修饰后的胶原支架共孵育，得到线粒体功能化胶原支架。

11、优选地，所述修饰后的胶原支架具体采用如下方式得到：采用溶剂溶解dpc功能多肽，再加入胶原支架材料共孵育10-12h(例如可以是10h、11h或12h等)，所述孵育的温度为0-4℃(例如可以是0℃、2℃或4℃等)。

12、优选地，所述溶剂选自dmso，所述dpc功能多肽的终浓度为3-5mg/ml(例如可以是3mg/ml、4mg/ml或5mg/ml等)，每80-120μl(例如可以是80μl、100μl或120μl等)溶液中添加3-4mg(例如可以是3mg、3.5mg或4mg等)胶原支架材料。

13、优选地，所述线粒体与修饰后的胶原支架共孵育1-2h(例如可以是1h或2h等)，所述孵育的温度为0-4℃(例如可以是0℃、2℃或4℃等)。

14、优选地，线粒体与修饰后的胶原支架孵育时的质量比(200-1000μg):(3-4mg)，其中，200-1000μg例如可以是200μg、500μg、800μg或1000μg等，3-4mg例如可以是3mg、3.5mg或4mg等。

15、优选地，所述dpc功能多肽采用包括如下步骤的方法制备得到：将dspe-peg-mal与胶原特异性结合肽段tkktlrt-c混合反应，在反应结束后透析，进行冻干后获得dpc。

16、优选地，所述dspe-peg-mal与胶原特异性结合肽段tkktlrt-c的摩尔比为1:(2.5-3.5)，例如可以是1:2.5、1:3或1:3.5等。

17、优选地，所述dspe-peg-mal的分子量为2500-3500da(例如可以是2500da、2700da、2900da、3000da、3100da、3300da或3500da等)，优选为2900-3000da。

18、优选地，所述混合反应的ph值为6.5-7.5(例如可以是6.5、7或7.5等)，所述混合反应的时间为60-72h(例如可以是60h、62h、65h、68h、70h或72h等)。

19、第三方面，本发明提供一种修复脊髓损伤的功能产品，所述功能产品包括第一方面所述的线粒体功能化胶原支架。

20、优选地，所述功能产品还包括辅料。

21、第四方面，本发明提供第一方面所述的线粒体功能化胶原支架在制备修复脊髓损伤的药物中的应用。

22、优选地，所述药物抑制脊髓损伤区受损细胞的凋亡。

23、优选地，所述药物促进脊髓损伤区新生血管生成。

24、优选地，所述药物促进脊髓损伤区内皮细胞的增殖。

25、优选地，所述线粒体功能化胶原支架作为单一活性成分或与其他药学上可接受的活性成分构成组合物以制备所述药物。

26、第五方面，本发明提供第一方面所述的线粒体功能化胶原支架在制备抑制脊髓损伤区受损细胞的凋亡的药物中的应用。

27、第六方面，本发明提供第一方面所述的线粒体功能化胶原支架在制备促进脊髓损伤区新生血管生成的药物中的应用。

28、第七方面，本发明提供第一方面所述的线粒体功能化胶原支架在制备促进脊髓损伤区内皮细胞的增殖的药物中的应用。

29、第八方面，本发明提供第一方面所述的线粒体功能化胶原支架在修复脊髓损伤中的应用，包括：将所述的线粒体功能化胶原支架移植到全横断大鼠脊髓损伤处。

30、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

31、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

32、本发明提供的线粒体功能化胶原支架体系能够将线粒体连接至胶原支架材料上，通过dpc的桥接作用，在不损伤线粒体功能的前提下减少线粒体在损伤部位的流失。在大鼠的脊髓损伤应用时，能够为内源性血管内皮细胞提供有利微环境，更有利的诱导内源血管内皮细胞的成血管化，促进大鼠脊髓组织的恢复。