一种提高干细胞成骨分化效率的诱导液及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米医学和再生医学领域。涉及一种提高干细胞向成骨细胞分化效率的诱导液及其应用。
【背景技术】
[0002]干细胞由于具有自我更新和多向分化的能力，是损伤组织修复的理想种子细胞。通过对干细胞的定向诱导分化可为临床治疗组织疾病和组织缺损提供新的技术方法。但是干细胞除了可以分化为所需要的组织细胞，参与组织修复，同时也可以分化为其它类型的细胞，甚至具有较高的致瘤性。因此需要对干细胞分化进行调控，使之能定向分化为所需的组织细胞或前体细胞。提高定向分化效率，减低干细胞在体内向其它类型细胞分化的能力，可以提高组织治疗和修复效果，并降低致瘤风险。
[0003]传统的调控干细胞分化的方法一般是使用诱导分子诱导干细胞定向分化。如地塞米松或骨形成蛋白可以诱导间充质干细胞向成骨细胞分化。近年来随着纳米技术的发展，越来越多的纳米材料应用到生物医学领域，如成像，诊断、药物输送、组织工程等方面。纳米材料与细胞作用后产生刺激，调控细胞增殖和分化，可应用于临床干细胞治疗以及组织修复。将纳米材料与传统的分化诱导液结合使用，可协同增强或者减弱干细胞分化效率，起到调控干细胞分化的功能。作为新型的纳米材料，石墨烯量子点由于具有独特的荧光性质和生物相容性，在生物医学领域，如成像，药物运载，癌症诊断和基因治疗等方面展现出来明显优势。由于粒径较小，负载能力较强，石墨烯量子点可以轻松进入体内细胞内部对细胞产生刺激调控细胞行为。但检索发现有关石墨烯量子点促进干细胞成骨分化并利用其制备提高干细胞成骨分化效率的诱导液的文献或专利还未见报道。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明所要解决的问题是提供一种提高干细胞向成骨细胞分化效率的诱导液及其应用。
[0005]本发明所述提高干细胞成骨分化效率的诱导液，其特征在于:所述诱导液组分是以市售低糖DMEM培养基为应用基质，其中还含有终浓度为0.1-100 μ g/mL的石墨烯量子点。
[0006]进一步优选:所述诱导液中含有终浓度为10-30 μ g/mL的石墨稀量子点。
[0007]本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液最优选的配方是:在IL低糖DMEM培养基中，含有体积比10 %胎牛血清、1mmoI/L β -甘油磷酸钠、50mg/L抗坏血酸、10nmol/L地塞米松和终浓度为10-30 μ g/mL的石墨稀量子点。
[0008]进一步的，上述IL低糖DMEM培养基中优选含有100U/mL青霉素及100g/mL链霉素。
[0009]本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液是促进干细胞向成骨细胞分化的应用。
[0010]本发明提供的含有石墨烯量子点的提高干细胞成骨分化效率的诱导液，可用于干细胞治疗骨组织再生和修复，使之能定向分化，起到调控干细胞分化的功能。
[0011]本发明具有以下优点:
[0012]1.使用简单方便。本发明是一种含有石墨烯量子点提高干细胞成骨分化效率的诱导液，在诱导干细胞成骨分化过程中只需使用这种诱导液培养细胞，就可显著提高干细胞向成骨细胞分化效率。
[0013]2.容易制备。只需在市售的IL低糖DMEM培养基中加入100U/mL青霉素，10g/mL链霉素，10%胎牛血清，lOmmol/LP -甘油磷酸钠，50mg/L抗坏血酸和10nmol/L地塞米松后，和终浓度为0.1-100 μ g/ml的石墨烯量子点即可。
[0014]3.石墨烯量子点来源广泛，容易合成制备，水热法、电化学法、化学玻璃法、溶液化学法、超声波、微波法或可控热解多环芳烃法等方法制备的石墨烯量子点或者碳量子点或者碳点配制的诱导液均可显著提高干细胞成骨分化效率。
[0015]4.石墨烯量子点生物相容性好，在诱导液使用的浓度范围内，对干细胞生物活性以及正常功能没有负面影响。而且石墨烯量子点具有荧光效应，进入细胞后可以通过荧光观察、追踪石墨烯量子点，并利用石墨烯量子点的荧光观察干细胞行为变化。
[0016]5.本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液适用于多种干细胞如胚胎干细胞、iPS细胞、间充质干细胞。
【附图说明】
[0017]图1为本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液提高间充质干细胞骨细胞分化效率的碱性磷酸酶活性关系图。
[0018]图2为本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液提高间充质干细胞成骨细胞分化效率的成骨基因表达图。
[0019]图3为本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液提高间充质干细胞成骨细胞分化效率的钙质结染色图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例及说明书附图对本发明的技术方案做进一步说明，但所述举例并不限制本发明所保护的内容。
[0021]实施例1:石墨烯量子点制备
[0022]0.5g芘在40ml的硝酸中80°C下回流12h,过滤并水洗干净后，溶于0.4M氨水和1.5M联氨溶液中，将溶液置于200°C下水热反应10h，透析后用0.22 μπι的过滤器过滤后得到石墨稀量子点。
[0023]实施例2:本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液制备
[0024]在市售IL低糖DMEM培养基中，加入体积比10%胎牛血清、10mmol/L β -甘油磷酸钠、50mg/L抗坏血酸、10nmol/L地塞米松和终浓度为10-30 μ g/mL的石墨稀量子点，即获得提高干细胞成骨分化效率的诱导液。
[0025]实施例3:本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液在促进干细胞向成骨细胞分化中的应用
[0026]骨髓间充质细胞提取后培养于含10%胎牛血清，100U/mL青霉素及100g/mL链霉素的低糖DMEM培养液中，置于37°C，5% CO2的孵育箱内培养。
[0027]待上述骨髓间充质细胞生长至对数生长期且有85%以上融合后，更换成本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液，每隔两天换一次含有石墨烯量子点的诱导液。
[0028]培养14?15天，对成骨分化过程中的标志性蛋白碱性磷酸酶、标志性基因0CN、Runx2和标志性矿化结节，分别用碱性磷酸酶试剂盒，实时定量PCR，茜素红染色进行分析。结果见图1、2、3。
[0029]由图1、2、3可知，利用本发明所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液可以显著提高干细胞成骨分化效率，预示其可用于干细胞治疗骨组织再生和修复，并使之能定向分化。
[0030]本发明所提供的提高干细胞成骨分化效率诱导液及其制备和使用方法，并不仅仅限定在以上实施例中所述的内容，根据上述说明所进行的一切等效修饰或改变，仍应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种提高干细胞成骨分化效率的诱导液，其特征在于:所述诱导液组分是以市售低糖DMEM培养基为应用基质，其中还含有终浓度为0.1-100 μ g/mL的石墨烯量子点。2.如权利要求1所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液，其特征在于:所述诱导液中含有终浓度为10-30 μ g/mL的石墨烯量子点。3.如权利要求1或2所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液，其特征在于:所述诱导液组分是在IL低糖DMEM培养基中，含有体积比10 %胎牛血清、1mmoI/L β -甘油磷酸钠、50mg/L抗坏血酸、10nmol/L地塞米松和终浓度为10-30 μ g/mL的石墨稀量子点。4.如权利要求3所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液，其特征在于:所述IL低糖DMEM培养基中含有100U/mL青霉素及100g/mL链霉素。5.权利要求3所述的提高干细胞成骨分化效率的诱导液在促进干细胞向成骨细胞分化中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种提高干细胞成骨分化效率的诱导液，是以市售低糖DMEM培养基为应用基质，其中还含有终浓度为0.1-100μg/mL的石墨烯量子点。本发明提供的诱导液能显著提高干细胞成骨分化的效率，可用于干细胞治疗骨组织再生和修复，使之能定向分化，起到调控干细胞分化的功能。
【IPC分类】C12N5/077
【公开号】CN105062964
【申请号】CN201510424533
【发明人】刘宏, 仇吉川, 桑元华, 马保金, 张珊, 梁龙跃
【申请人】山东大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月17日