一种具有T细胞活化活性的含镁水凝胶及其制备方法和应用

本发明涉及生物材料，特别涉及一种具有t细胞活化活性的含镁水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、骨组织具有创伤后自我修复和再生的潜能，然而这一愈合过程不仅耗时，还难以完全恢复骨组织初始结构及力学特性。因此，在临床工作中往往需要通过移植生物材料来达到加速骨愈合过程、维持最终骨密度的目的。目前研究显示：生物材料植入骨缺损后会引起机体的免疫反应，这些反应既可以阻碍生物材料更好地发挥成骨作用，也可以通过直接调节成骨和破骨细胞的活化及分化最终调节骨形成。

2、此外，作为骨组织中的最重要微量元素之一和全身生物活动中不可或缺的活性成分，镁离子被认为在骨组织修复中发挥着重要作用。过去研究显示，镁离子对免疫系统中巨噬细胞的调控能够影响骨修复。例如，镁离子通过暂时性受体电位通道m7(trpm7)激酶介导，激发了巨噬细胞的特定免疫反应，在成骨过程中扮演关键的角色。

3、然而，现有的生物材料难以可控地释放镁离子，其对于骨修复的效果还有待进一步提高。目前研究者多关注于生物材料植入骨缺损后引起的固有免疫反应，材料引起的适应性免疫反应对骨缺损修复的影响研究甚少。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种具有t细胞活化活性的含镁水凝胶及其制备方法和应用。本发明提供的具有t细胞活化活性的含镁水凝胶能够实现局部可控释放镁离子和促进t细胞活化，协同诱导骨缺损的修复。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种具有t细胞活化活性的含镁水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

4、将纳米氧化镁颗粒与水凝胶原料水溶液混合，得到掺杂氧化镁的水凝胶溶液；

5、将氯化钙溶液加至所述掺杂氧化镁的水凝胶溶液中，进行固化成胶，得到掺杂氧化镁的水凝胶；

6、将所述掺杂氧化镁的水凝胶浸渍于t细胞活化剂溶液中，得到具有t细胞活化活性的含镁水凝胶。

7、优选的，所述水凝胶原料包括胶原蛋白、明胶、海藻酸钠、聚丙烯酸和聚乙烯醇中的一种或几种；

8、所述水凝胶原料水溶液中，水凝胶原料与水的质量比为0.001～30:100。

9、优选的，所述纳米氧化镁颗粒的粒径为1nm～1mm。

10、优选的，所述纳米氧化镁颗粒与水凝胶原料水溶液的质量比为0.001～20:100。

11、优选的，所述氯化钙溶液中氯化钙与水的质量比为1～5:10；

12、所述氯化钙溶液与掺杂氧化镁的水凝胶溶液的体积比为0.1～20:100。

13、优选的，所述固化成胶的温度为0～50℃，时间为0～30min。

14、优选的，所述t细胞活化剂溶液为抗cd3抗体、抗cd28抗体和白细胞介素-2的混合水溶液；

15、所述t细胞活化剂溶液中，抗cd3抗体的浓度为0.01～500μg/ml，抗cd28抗体的浓度为0.01～500μg/ml，白细胞介素-2的浓度为0.01～5000ng/ml。

16、优选的，所述浸渍的温度为0～50℃，时间为0～72h。

17、本发明提供了上述制备方法制备得到的具有t细胞活化活性的含镁水凝胶，包括水凝胶和掺杂在所述水凝胶中的纳米氧化镁颗粒，以及与所述水凝胶复合的t细胞活化剂。

18、本发明提供了上述具有t细胞活化活性的含镁水凝胶在制备骨修复材料中的应用。

19、本发明提供了一种具有t细胞活化活性的含镁水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将纳米氧化镁颗粒与水凝胶原料水溶液混合，得到掺杂氧化镁的水凝胶溶液；将氯化钙溶液加至所述掺杂氧化镁的水凝胶溶液中，进行固化成胶，得到掺杂氧化镁的水凝胶；将所述掺杂氧化镁的水凝胶浸渍于t细胞活化剂溶液中，得到具有t细胞活化活性的含镁水凝胶。本发明制备的含镁水凝胶具有一定的多孔性，能够同时缓慢释放t细胞活化剂和镁离子进入生物体内，产生骨修复效应。镁离子与骨骼联系紧密，能够促进成骨，在本发明中，水凝胶中掺杂的纳米氧化镁颗粒与体内水分子缓慢反应生成氢氧化镁，由于氢氧化镁在水中溶解度较小，能够局部缓释镁离子；t细胞活化剂的存在可以促进骨缺损部位的t细胞活化，从而增强免疫应答反应。本发明能够通过一种新颖的方式来调控骨缺损部位的生物环境。本发明通过纳米氧化镁颗粒和t细胞活化剂的协同作用，水凝胶可以在初始阶段引导和调节骨缺损部位的免疫应答，有助于骨组织再生和修复。

20、同时，本发明提供的水凝胶材料可以作为一种新型的治疗材料，用于骨缺损的修复和再生，有望减少患者的治疗时间和费用；与传统的治疗方法相比，该水凝胶能够提供更好的治疗效果，减少并发症的发生率，有助于降低医疗资源的消耗和患者的治疗负担。通过促进骨缺损部位的初始t细胞活化和免疫调节，本发明提供的水凝胶材料能够促进骨组织的快速修复和再生；该水凝胶有望成为一项重要的医疗技术，对骨缺损治疗领域产生积极的社会影响。

21、此外，本发明提供的制备方法操作简单，成本低廉，易于实现工业化批量生产。

技术特征：

1.一种具有t细胞活化活性的含镁水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水凝胶原料包括胶原蛋白、明胶、海藻酸钠、聚丙烯酸和聚乙烯醇中的一种或几种；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化镁颗粒的粒径为1nm～1mm。

4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述纳米氧化镁颗粒与水凝胶原料水溶液的质量比为0.001～20:100。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氯化钙溶液中氯化钙与水的质量比为1～5:10；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化成胶的温度为0～50℃，时间为0～30min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述t细胞活化剂溶液为抗cd3抗体、抗cd28抗体和白细胞介素-2的混合水溶液；

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍的温度为0～50℃，时间为0～72h。

9.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备得到的具有t细胞活化活性的含镁水凝胶，包括水凝胶和掺杂在所述水凝胶中的纳米氧化镁颗粒，以及与所述水凝胶复合的t细胞活化剂。

10.权利要求9所述的具有t细胞活化活性的含镁水凝胶在制备骨修复材料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种具有T细胞活化活性的含镁水凝胶及其制备方法和应用，属于生物材料技术领域。本发明制备的含镁水凝胶具有一定的多孔性，能够同时缓慢释放T细胞活化剂和镁离子进入生物体内，产生骨修复效应。在本发明中，水凝胶中掺杂的纳米氧化镁颗粒能够局部释放镁离子；T细胞活化剂的存在可以促进骨缺损部位的T细胞活化，从而增强免疫应答反应；本发明通过一种新颖的方式来调控骨缺损部位的生物环境，具体的，本发明通过纳米氧化镁颗粒和T细胞活化剂的协同作用，水凝胶可以在初始阶段引导和调节骨缺损部位的免疫应答，有助于骨组织再生和修复。

技术研发人员：沈杰,于滨生,刘书博,黄永灿
受保护的技术使用者：北京大学深圳医院（北京大学深圳临床医学院）
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11