本发明涉及一种可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶及其制备方法,属于医用材料领域。
背景技术:
1、脑梗极易导致死亡或残疾,引发了巨大的临床和经济负担。脑梗后炎症反应刺激星形胶质细胞增生,分泌产生胶质瘢痕以阻挡剧烈的炎症反应对周围正常细胞和组织的损伤,但是形成的胶质瘢痕也会阻碍后期神经的再生。目前主要通过负载神经干细胞的生物材料来促进神经再生。
2、神经干细胞来源有限,实验室科研人员一般从孕鼠中提取得到,且体外传代有限,一般认为前3代为具有干性的神经干细胞。在体外培养条件下,神经干细胞的干性维持、细胞分化等细胞行为难以调控,尤其是神经干细胞的分化行为,神经干细胞在分化培养基中培养时通常向胶质细胞分化,很难实现向神经元方向的分化。因此研究者开发了多种生物相容性材料用于神经干细胞的体外培养并调控其细胞行为。
3、水凝胶材料因其具有类似细胞外基质的特性,常用做载体用于细胞的体外培养和细胞体内递送。但是因为块状水凝胶交联网络致密,在水凝胶外层的神经干细胞一般很难迁移深入到块状水凝胶内部,当神经干细胞分散于块状水凝胶中时,细胞的迁移运动受限,细胞间相互作用减弱,也很难调控其细胞行为。相比块状水凝胶,微凝胶具有更大的比表面积,可以提高营养物质在微凝胶中的传递速率。而且微凝胶具有很大的空隙率,为细胞提供了粘附位点和空间。
4、因此,本发明制备了一种可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶。接枝细胞粘附多肽的微凝胶冻干后吸附负载isp(intracellular sigma peptide)多肽,来源于ptpσ受体(protein tyrosine phosphataseσ)保守序列(regulatory wedge region)的isp多肽可以有效结合细胞上的ptpσ受体,并进一步调控神经干细胞在微凝胶中的细胞干性和分化行为。
技术实现思路
1、本发明提供一种可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶及其制备方法。利用微流道技术制备接枝有细胞粘附多肽的微凝胶,微凝胶冻干后吸附负载isp多肽用于神经干细胞共培养,调控其细胞干性和分化行为。
2、本发明采用的技术方案如下:
3、一种可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,所述的载药微凝胶是负载有isp多肽的微凝胶体系。所述的载药微凝胶能够调控神经干细胞的干性和调控神经干细胞的分化。isp多肽的氨基酸序列为
4、rkkrrqrrrcdmaehmerlkandslklsqeyesi。
5、其制备方法和细胞培养过程可以包括如下步骤:
6、1)配制微凝胶预聚液,其中含带有双键的微凝胶聚合物材料溶液浓度为5-20wt%,带有巯基的细胞粘附多肽溶液浓度为1-5mg/ml,光引发剂浓度为0.5-1wt%。
7、2)利用微流道和紫外光照射引发预聚液交联制备微凝胶;
8、3)用正己烷、无水乙醇、水依次洗涤微凝胶;
9、4)将冻干的微凝胶浸入isp多肽溶液中,吸附负载isp多肽,离心弃上清,得到负载isp多肽的微凝胶。之后为细胞培养步骤:
10、5)将神经干细胞种在载药微凝胶上,并用分化培养基,在37℃5% co2条件下培养3-5天。
11、步骤1)所述的微凝胶聚合物材料为接枝双键的纤维蛋白、接枝双键的明胶、接枝双键的胶原、接枝双键的角蛋白、活性氧响应的末端双键超支化聚合物(hbpak)中的至少一种。
12、步骤1)所述的细胞粘附多肽为rgd、ikvav、yigsr、redv中的至少一种。光引发剂为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂。
13、步骤2)所述的紫外光功率为50-400mw/cm2,引发时间为0.5-2min。
14、进一步的,所述步骤2)中,使用微流道制备直径为50-300μm的微凝胶。其中水相流速为50~100μl/h,油相流速为8~14ml/h。
15、进一步的,所述步骤2)中,微流道水相为水,油相为液体石蜡,油相中表面活性剂为司班80,表面活性剂在油相的浓度为5-20v%。
16、步骤4)中所述的isp多肽的孵育条件为将过量isp多肽加入到冻干的微凝胶中,在37℃100rpm条件下孵育1-3h;用于细胞培养时isp多肽浓度为2-20μm,用于sem电镜观察和药物释放测试时isp多肽浓度为0.5-5mm。
17、进一步的,所述步骤4)中离心转速为5000rpm,时间为10min。
18、步骤5)中微凝胶浓度为1-20mg/ml。
19、进一步的,所述步骤5)中神经干细胞的接种密度为3-20w/孔。神经干细胞分化培养基成分为96v%dmem/f12,20ng/ml egf,20ng/ml fgf,1xb-27tm-supplement,1x n2-supplement,1%胎牛血清。
20、本发明的有益效果在于:
21、本发明通过微流道制备接枝有细胞粘附多肽的微凝胶,利用简单的冻干吸附法制备负载isp多肽的微凝胶,将载药微凝胶用于神经干细胞培养有利于神经干细胞干性的维持,而且可以促进神经干细胞向神经元方向的分化。本发明的操作简单易行,有望用于神经干细胞的体外培养及类器官的材料设计中。
1.一种可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,所述的载药微凝胶是负载有isp多肽的微凝胶体系;所述的载药微凝胶能够调控神经干细胞的干性和调控神经干细胞的分化;isp多肽的氨基酸序列为rkkrrqrrrcdmaehmerlkandslklsqeyesi。
2.根据权利要求1所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,所述载药微凝胶是先制备微凝胶再置于isp多肽溶液中得到,制备微凝胶时采用的微凝胶聚合物材料为接枝双键的纤维蛋白、接枝双键的明胶、接枝双键的胶原、接枝双键的角蛋白、活性氧响应的末端双键超支化聚合物(hbpak)中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,制备微凝胶时同时加入带巯基的细胞粘附多肽,细胞粘附多肽为rgd、ikvav、yigsr、redv中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,制备微凝胶时微凝胶聚合物材料浓度为5-20wt%,细胞粘附多肽浓度为1-5mg/ml。
5.根据权利要求3所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,制备微凝胶时加入光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂,光引发剂的浓度为0.5-1wt%,紫外光功率为50-400mw/cm2,引发时间为0.5-2min。
6.根据权利要求3所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,使用微流道制备直径为50-300μm的微凝胶;其中水相流速为50~100μl/h,油相流速为8~14ml/h。
7.根据权利要求6所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,制备微凝胶时,微流道水相为水,油相为液体石蜡,油相中表面活性剂为司班80,表面活性剂在油相的浓度为5-20v%。
8.根据权利要求6所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,微凝胶制备结束后,用正己烷、无水乙醇、水依次洗涤微凝胶。
9.根据权利要求3所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,将冻干的微凝胶放置于过量isp多肽溶液中,并在37℃,100rpm条件下孵育1-3h后离心弃上清,用于细胞培养时isp多肽浓度为2-20μm,用于sem电镜观察和药物释放测试时isp多肽浓度为0.5-5mm。
10.根据权利要求3所述的可调控神经干细胞细胞行为的载药微凝胶,其特征在于,应用时,将提取的神经干细胞种在含载药微凝胶的96孔板中,载药微凝胶浓度为1-20mg/ml,细胞密度为3-20w/孔,并在分化培养基中培养3-5天,培养条件为37℃5%co2,其中分化培养基成分为96v%dmem/f12,20ng/ml egf,20ng/ml fgf,1x b-27tm-supplement,1x n2-supplement,1%胎牛血清。