压电效应组件的应用及间充质干细胞的改性方法

本发明属于生物，尤其涉及压电效应组件的应用及间充质干细胞的改性方法。

背景技术：

1、间充质干细胞(mscs)是来源于中胚层的多潜能细胞，具有多向分化潜能、旁分泌效应、组织修复、免疫调节、促血管新生等多种生物学功能，以干细胞治疗为代表的再生医学已经成为一种新的、有前途的治疗模式，具有极大的应用价值。

2、现有技术中也有一些生物压电材料促进mscs增殖、分化功能研究，例如cn110819588a公开了一种采用超声波激发压电材料(钛酸钡、铌酸锂纳米颗粒)促进干细胞增殖和/或神经分化的应用，但其存在潜在细胞毒性，不适用于体外长期培养。

3、目前，mscs由于其强大的自我更新、多向分化、免疫调节等潜能，使其作为细胞产品广泛应用于多种组织器官修复、免疫系统疾病等临床试验中。但mscs在体外大规模扩增培养的过程中不可避免发生复制性衰老，严重影响干细胞产品的质量。因此，开发一种能安全有效地延缓mscs体外衰老，维持其增殖分化等生物学功能体外培养体系在细胞治疗及组织工程领域具有重大的的应用价值。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供压电效应组件的应用及间充质干细胞的改性方法，主要给mscs的功能性质调节给出了新的方案和调节组件。

2、为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面涉及pvdf压电薄膜在体外改变mscs性质中的应用；其中，所述体外改变mscs性质为下述至少一种

4、1)延缓mscs复制性衰老，

5、2)增强mscs增殖能力，

6、3)提高mscs多能干性，

7、4)促进mscs成骨分化，抑制成脂分化，

8、5)增强mscs促血管新生能力，并可进而增强mscs促皮肤修复的能力。

9、所述pvdf压电薄膜为已极化的柔性聚偏氟乙烯压电薄膜，在使用时，其可为具有高稳定性的柔性聚偏氟乙烯(pvdf)压电薄膜材料，厚度为28μm。采用生物相容性良好的pvdf薄膜材料来实现调控mscs，可避免异源性纳米颗粒、复杂操作等对母体mscs造成损害及突变风险。在该种应用中，pvdf压电薄膜直接对相应的细胞进行作用，并使得细胞在培养过程中发生变化，其较多的是在体外进行使用，但在保证安全和获得许可的前提下，其也可在体内进行运用，当然该种应用需要保证应用后不易引起其他细胞异变。

10、主要利用的是pvdf压电薄膜的压电自刺激(如正压电效应，即机械力转化表面电压)：当细胞粘附在压电材料上时，细胞自身主动运动而产生收缩的力可以通过黏着斑点接触转移到基质上，材料会产生形变，从而使内部的电荷转移，使偶极子的重新排列，形成不对称结构后具有压电性，从而直接给细胞电刺激。细胞的扩散以及局部粘附的成熟可以影响表面电位并进一步调节细胞行为。pvdf压电薄膜是一面带正电，一面带负电，优选的使用负极面，因为负极面细胞更容易贴壁、增殖。

11、所述pvdf压电薄膜的压电系数为10～15pc/n，所述pvdf压电薄膜的zeta点位为-10～-90mv。

12、所述pvdf压电薄膜的作用表现为提升mscs中oct4、sox2、nanog、bmp2、runx2、ocn、vegf、hif-1α中至少一种的表达水平，和/或所述pvdf压电薄膜的作用表现为降低mscs中p16、p21、p53、fab4、ppar-γ、lpl中至少一种的表达水平。只要对mscs中任一基因具有调节作用就可视为在本发明的范围内。

13、在应用时，pvdf压电薄膜针对的mscs种类较多，其中常见的为hucmscs。

14、本发明第二方面涉及pvdf压电薄膜在制备mscs抗复制性衰老生物模型中的应用。pvdf压电薄膜对该模型作用后，该模型的mscs复制性衰老被抑制。

15、生物模型主要为细胞模型，该细胞模型中的mscs在复制过程中衰老变化被延缓，进而可以获得质量更好的干细胞产品。

16、本发明第三方面涉及pvdf压电薄膜在制备体外mscs基因差异表达模型中的应用，其中，mscs基因差异表达模型为mscs中oct4、sox2、nanog、bmp2、runx2、ocn、vegf、hif-1α中至少一种的高表达模型，和/或mscs基因差异表达模型为mscs中p16、p21、p53、fab4、ppar-γ、lpl中至少一种的低表达模型。

17、本发明第四方面涉及体外延缓间充质干细胞衰老的方法，包括下述步骤

18、s1、将pvdf压电薄膜用含血清的dmem/f12培养基浸泡并转移至co2细胞培养箱，使pvdf压电薄膜吸附培养基中小分子蛋白(有利于悬浮在培养基中的细胞贴壁黏附在材料上)，

19、s2、将mscs胰酶消化后制成细胞悬液，并接种在pvdf压电薄膜表面，转移至co2细胞培养箱中培养；

20、其中，所述pvdf压电薄膜为已极化的柔性聚偏氟乙烯压电薄膜材料。

21、该体外延缓间充质干细胞衰老的方法即可在实验中进行使用，已实现对mscs性质的控制，还可用于制备高质量的mscs，进而为工业生产高质量的间充质干细胞产品提供了一种快捷有效的培养方法。

22、所述pvdf压电薄膜由pvdf薄膜经高压电场极化形成。所述pvdf压电薄膜的压电系数为10～15pc/n，所述pvdf压电薄膜的zeta点位为-10～-90mv；所述mscs为hucmscs。所述pvdf压电薄膜的压电系数为13.5pc/n，所述pvdf压电薄膜的zeta点位为-54mv。

23、步骤s1中，pvdf压电薄膜使用前进行消毒灭菌清洗，比如将极化pvdf薄膜放置于细胞培养板中，加入75％医用酒精浸泡48h，在无菌超净台中使用紫外灯照射1-2h进行消毒灭菌，用pbs缓冲液多次清洗干净pvdf薄膜；步骤s2中，co2细胞培养箱中co2的含量为5±2％(范围值)，且具有35～38℃的培养环境。

24、在dmem/f12培养基添加10％新西兰胎牛血清和1％青霉素链霉素溶液。同时，对应不同的mscs时可根据需要进行培养基的变更。

25、本发明第五方面涉及改性hucmscs在制备促进皮肤创口愈合的产品中的应用，其中，所述hucmscs经前述任一通过pvdf压电薄膜对hucmscs改性的方法处理获得。处理方法具体如s1、将pvdf压电薄膜用含血清的dmem/f12培养基浸泡并转移至co2细胞培养箱，使pvdf压电薄膜吸附培养基中小分子蛋白，s2、将hucmscs胰酶消化后制成细胞悬液，并接种在pvdf压电薄膜表面，转移至co2细胞培养箱中培养，由此获得改性后的hucmscs，具体条件可参见前述第四方面；并且该处理方法不着重考虑是否具有延缓细胞衰老的作用，仅考虑其处理步骤，主要考虑改性hucmscs对皮肤修复的积极作用。在皮肤发生创伤时，将改性后的hucmscs用于创口时，其应用方式可为敷料或局部注射，能提高皮肤创口愈合的速度。修复作用对象为皮肤全层(包括表皮、真皮及皮下组织)。

26、本发明的有益效果是：

27、本发明发现压电效应可以逆转hucmscs复制性衰老，pvdf压电薄膜可减少细胞污染与排异反应。本发明提供的间充质干细胞培养系统能在细胞体外扩增过程中延缓细胞衰老，减少β-gal阳性细胞比例，提高干性(oct4、sox2、nanog)基因及蛋白表达水平，增强其成骨分化，抑制成脂分化，促进伤口愈合等特性，且无细胞毒性，为工业生产高质量的间充质干细胞产品提供了一种快捷有效的培养方法。