CN111467579A - 基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用干细胞支架及其制法 - Google Patents

基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用干细胞支架及其制法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,该支架的制备方法包括以下步骤:合金金属支架预处理:使用依次使用明胶、多聚赖氨酸、纤连蛋白、层粘连蛋白包覆合金金属支架,制得预处理支架;附着:将预处理支架放置于间充质干细胞的单细胞悬液中处理至间充质干细胞附着于支架上,即得基于合金内核的治疗动脉瘤用多孔纤维网状生物支架;本发明提供的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架对间充质干细胞的负载率高,方便将相应的间充质干细胞定植到动脉瘤患处。

Description

基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用干细胞支架及其 制法
技术领域
本发明属于生物材料技术领域,特别涉及基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用干细胞支架及其制法
背景技术
动脉瘤性蛛网膜下腔出血(aSAH)是一种高发病率﹑高致死率疾病,近年来,细胞治疗已成为治疗各种疾病的新策略,目的是替代和恢复受损细胞的结构及功能。干细胞治疗有望成为该类急性aSAH患者的一种辅助治疗方法,以减轻患者脑出血后的继发性损伤,同时降低患者短时间内动脉瘤再出血的风险。但是细胞很难定植到动脉瘤患处,因此急需一种能够帮助干细胞固定在动脉瘤处的载体材料。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供了一种基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,该支架的制备方法包括以下步骤:
合金金属支架预处理:使用依次使用明胶、多聚赖氨酸、纤连蛋白、层粘连蛋白包覆合金金属支架,制得预处理支架;
附着:将预处理支架放置于间充质干细胞的单细胞悬液中处理至间充质干细胞附着于支架上,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架。
进一步地,合金金属支架的预处理具体包括以下步骤:
将合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的明胶溶液中,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置1-3小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,纤连蛋白和层粘连蛋白的浓度均为0.5%-1.5%,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,即得。
进一步地,附着的具体包括以下步骤:
将预处理支架材料放置于间充质干细胞的单细胞悬液中在37℃条件下搅拌培养30min,间充质干细胞的细胞密度为5x105个/ml,移除多余的单细胞悬液,补充等量的无血清培养基,将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架。
进一步地,将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养具体操作方法如下:将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器内贴壁培养30min,再更换无血清培养基培养1天,培养条件如下:温度为37.0±0.5℃、CO2浓度为5.0±0.2%,湿度为饱和湿度,搅拌速度为20-40r/min。
进一步地,无血清培养基包括基础培养基和添加剂,基础培养基为DMEM/F12培养基;添加剂为浓度为20-30μg/ml的入纤连蛋白、浓度为5-15ng/ml的碱性成纤维细胞生长因子、浓度10-20ng/ml的人表皮细胞生长因子、浓度为0.5-1.5%的ITS、浓度为4-6%的人血白蛋白;浓度为0.5-1.5%的NEAA、浓度为0.05-0.15μmol/L的氢化考的松、浓度为0.05-0.15%的β-巯基乙醇。
进一步地,间充质干细胞的单细胞悬液通过以下方法制得:将间充质干细胞使用原代培养基培养1-2周,对原代培养后的细胞进行传代培养至细胞70%汇合、消化,即得间充质干细胞的单细胞悬液,原代培养基是以DMEM/F12培养基为基础培养基,再加入浓度为8-12%的胎牛血清、浓度为8-12ng/ml的EGF细胞因子,培养条件为:温度为37.0±0.5℃、CO2浓度为5.0±0.2%、湿度为饱和湿度,每隔三天更换一次培养基。
进一步地,消化所用的消化剂为0.25%胰酶-EDTA。
本发明还提供了基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架在制备治疗动脉瘤与血管狭窄的产品中的应用。
本发明还提供了一种细胞高负载率的合金支架,细胞高负载率的合金支架是将合金金属支架通过以下步骤处理:
将合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的明胶溶液中,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置1-3小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,纤连蛋白和层粘连蛋白的浓度均为0.5%-1.5%,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,即得细胞高负载率的合金支架。
本发明还提供了细胞高负载率的合金支架在制备提高细胞负载率的多孔纤维网状生物支架中的应用。
本发明的生物支架的使用方法:局部或全身麻醉后,在患者腹股沟韧带下斜切口显露股动脉,或直接穿刺插入大动脉鞘,引入导丝及造影导管,进行血管造影并根据造影结果选择介入治疗的方式,在微导丝引导下,将支架输送导管送至动脉瘤颈,通过输送导管将支架引至动脉瘤处释放支架覆盖动脉瘤颈,行弹簧圈栓塞术,介入治疗结束,修补股动脉切口。
本发明提供的基于合金内核的治疗动脉瘤用多孔纤维网状生物支架对间充质干细胞的负载率高,方便将相应的间充质干细胞定植到动脉瘤患处。
附图说明
图1.合金金属负载细胞后的显微镜下图;
图2.实施例1的合金支架负载细胞后的显微镜下图;
图3.实施例2的合金支架负载细胞后的显微镜下图;
图4.实施例3的合金支架负载细胞后的显微镜下图;
图5.对照例1的合金支架负载细胞后的显微镜下图;
图6.对照例2的合金支架负载细胞后的显微镜下图;
图7.各组支架负载细胞后培养液种的细胞残留率折线图;
图8.各组支架负载细胞后培养液种的细胞贴附率折线图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种细胞高负载率的合金支架,该细胞高负载率的合金支架是将合金金属支架通过以下步骤处理:
将合金金属支架浸入浓度为0.5%的明胶溶液中,室温静置4小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为0.5%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置1小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,纤连蛋白和层粘连蛋白的浓度均为0.5%,室温静置4小时,即得细胞高负载率的合金支架;
其中,合金金属支架购自强生Cordis公司。
实施例2
本实施例提供了一种细胞高负载率的合金支架,该细胞高负载率的合金支架是将合金金属支架通过以下步骤处理:
将合金金属支架浸入浓度为1%的明胶溶液中,室温静置6小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为1%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置2小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,纤连蛋白和层粘连蛋白的浓度均为1%,室温静置5小时,即得细胞高负载率的合金支架;
其中,合金金属支架购自强生Cordis公司。
实施例3
本实施例提供了一种细胞高负载率的合金支架,该细胞高负载率的合金支架是将合金金属支架通过以下步骤处理:
将合金金属支架浸入浓度为1.5%的明胶溶液中,放置于4℃条件下过夜,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为1.5%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置3小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,纤连蛋白和层粘连蛋白的浓度均为1.5%,放置于4℃条件下过夜,即得细胞高负载率的合金支架;
其中,合金金属支架购自强生Cordis公司。
实施例4
本实施例提供一种基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,该生物支架由细胞高负载率的合金支架和骨髓间充质干细胞制成,制备方法包括以下步骤:
使用实施例1的方法制备细胞高负载率的合金支架;
附着:将细胞高负载率的合金支架放置于骨髓间充质干细胞的单细胞悬液中处理至间充质干细胞附着于支架上,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架;
附着的具体包括以下步骤:
将预处理支架材料放置于间充质干细胞的单细胞悬液中在37℃条件下搅拌培养30min,间充质干细胞的细胞密度为5x105个/ml,移除多余的单细胞悬液,补充等量的无血清培养基,将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架;
将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养具体操作方法如下:将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器内贴壁培养30min,再更换无血清培养基培养1天,培养条件如下:温度为36.5℃、CO2浓度为5.0%,湿度为饱和湿度,搅拌速度为20r/min;
无血清培养基包括基础培养基和添加剂,基础培养基为DMEM/F12培养基;添加剂为浓度为20μg/ml的入纤连蛋白、浓度为5ng/ml的碱性成纤维细胞生长因子、浓度10ng/ml的人表皮细胞生长因子、浓度为0.5%的ITS、浓度为4%的人血白蛋白;浓度为0.5%的NEAA、浓度为0.05μmol/L的氢化考的松、浓度为0.05%的β-巯基乙醇;
间充质干细胞的单细胞悬液通过以下方法制得:将间充质干细胞使用原代培养基培养1周,对原代培养后的细胞进行传代培养至细胞70%汇合,使用0.25%胰酶-EDTA消化,即得间充质干细胞的单细胞悬液,原代培养基是以DMEM/F12培养基为基础培养基,再加入浓度为8%的胎牛血清、浓度为8ng/ml的EGF细胞因子,培养条件为:温度为36.5℃、CO2浓度为5.0%、湿度为饱和湿度,每隔三天更换一次培养基。
实施例5
本实施例提供一种基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,该生物支架由细胞高负载率的合金支架和骨髓间充质干细胞制成,制备方法包括以下步骤:
使用实施例2的方法制备细胞高负载率的合金支架;
附着:将细胞高负载率的合金支架放置于骨髓间充质干细胞的单细胞悬液中处理至间充质干细胞附着于支架上,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架;
附着的具体包括以下步骤:
将预处理支架材料放置于间充质干细胞的单细胞悬液中在37℃条件下搅拌培养30min,间充质干细胞的细胞密度为5x105个/ml,移除多余的单细胞悬液,补充等量的无血清培养基,将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架;
将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养具体操作方法如下:将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器内贴壁培养30min,再更换无血清培养基培养1天,培养条件如下:温度为37.0℃、CO2浓度为5.0%,湿度为饱和湿度,搅拌速度为30r/min;
无血清培养基包括基础培养基和添加剂,基础培养基为DMEM/F12培养基;添加剂为浓度为25μg/ml的入纤连蛋白、浓度为10ng/ml的碱性成纤维细胞生长因子、浓度15ng/ml的人表皮细胞生长因子、浓度为1%的ITS、浓度为5%的人血白蛋白;浓度为1%的NEAA、浓度为0.1μmol/L的氢化考的松、浓度为1%的β-巯基乙醇;
间充质干细胞的单细胞悬液通过以下方法制得:将间充质干细胞使用原代培养基培养10天,对原代培养后的细胞进行传代培养至细胞70%汇合,使用0.25%胰酶-EDTA消化,即得间充质干细胞的单细胞悬液,原代培养基是以DMEM/F12培养基为基础培养基,再加入浓度为10%的胎牛血清、浓度为10ng/ml的EGF细胞因子,培养条件为:温度为37.0℃、CO2浓度为5.0%、湿度为饱和湿度,每隔三天更换一次培养基。
实施例6
本实施例提供一种基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,该生物支架由细胞高负载率的合金支架和骨髓间充质干细胞制成,制备方法包括以下步骤:
使用实施例3的方法制备细胞高负载率的合金支架;
附着:将细胞高负载率的合金支架放置于骨髓间充质干细胞的单细胞悬液中处理至间充质干细胞附着于支架上,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架;
附着的具体包括以下步骤:
将预处理支架材料放置于间充质干细胞的单细胞悬液中在37℃条件下搅拌培养30min,间充质干细胞的细胞密度为5x105个/ml,移除多余的单细胞悬液,补充等量的无血清培养基,将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架;
将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养具体操作方法如下:将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器内贴壁培养30min,再更换无血清培养基培养1天,培养条件如下:温度为37.5℃、CO2浓度为5.0%,湿度为饱和湿度,搅拌速度为40r/min;
无血清培养基包括基础培养基和添加剂,基础培养基为DMEM/F12培养基;添加剂为浓度为30μg/ml的入纤连蛋白、浓度为15ng/ml的碱性成纤维细胞生长因子、浓度20ng/ml的人表皮细胞生长因子、浓度为1.5%的ITS、浓度为6%的人血白蛋白;浓度为1.5%的NEAA、浓度为0.15μmol/L的氢化考的松、浓度为0.15%的β-巯基乙醇;
间充质干细胞的单细胞悬液通过以下方法制得:将间充质干细胞使用原代培养基培养2周,对原代培养后的细胞进行传代培养至细胞70%汇合,使用0.25%胰酶-EDTA消化,即得间充质干细胞的单细胞悬液,原代培养基是以DMEM/F12培养基为基础培养基,再加入浓度为12%的胎牛血清、浓度为12ng/ml的EGF细胞因子,培养条件为:温度为37.5℃、CO2浓度为5.0%、湿度为饱和湿度,每隔三天更换一次培养基。
对照例1
本对照例提供了一种合金支架,该合金支架是将合金金属支架通过以下步骤处理:
将合金金属支架浸入浓度为1%的明胶溶液中,室温静置6小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为1%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置2小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和纤维连接素的混合溶液中,纤连蛋白和纤维连接素的浓度均为1%,室温静置5小时,即得合金支架;
其中,合金金属支架购自强生Cordi s公司。
对照例2
本对照例提供了合金支架,该合金支架是将合金金属支架通过以下步骤处理:
将合金金属支架浸入浓度为1%的明胶溶液中,室温静置6小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为1%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置2小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有Ⅳ型胶原蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,Ⅳ型胶原蛋白和层粘连蛋白的浓度均为1%,室温静置5小时,即得合金支架;
其中,合金金属支架购自强生Cordis公司。
试验例1细胞高负载率的合金支架表面贴附细胞的能力试验
将未经处理的合金金属支架(购自强生Cordis公司)、实施例1-3的细胞高负载率的合金支架和对照例1-2的合金支架放置于盛放着MSC(骨髓间充质干细胞)单细胞悬液的
Figure BDA0002439173160000111
15第2代细胞培养系统中,使其负载细胞。
负载条件为:细胞密度为5x105个/ml,加入体积为1ml,在37℃搅拌培养30min后,将未经处理的合金金属支架和实施例1-3的细胞高负载率的合金支架放置于显微镜下观察,结果见图1-4,分别在负载0min、5min、15min、30min、45min、60min时取各组培养基中的液体进行细胞计数,计算培养液种细胞残留率和细胞帖附率,结果见图5和图6。
其中,细胞残留率(%)=(放入支架后培养液中细胞数量/放入支架前培养液中细胞数量)*100%;细胞贴附率=1-细胞残留率.
如图1-6所示,通过光学显微镜观察可以看到:在实施例1-3的支架上,支架表面已经被间充质干细胞完全包裹、覆盖,支架部分转角处有少许细胞聚集形成细胞层,细胞状态良好,并呈持续生长的状态,然而未经处理的合金支架体系上基本没有细胞附着,将本发明的纤连蛋白替换为Ⅳ型胶原蛋白,或将本发明的层粘连蛋白替换为纤维连接素,支架表面附着的间充质干细胞极少,包裹效果显著降低,如图7和图8所示,可见随着时间的延长,未经处理的支架体系中的细胞无明显减少,说明细胞没能贴附在未经处理的支架上,而实施例1-3的支架所在的培养液中的细胞随着时间的增加而减少,30分钟后,液体中细胞基本不再减少,说明细胞基本都贴附在包被金属支架上了,对照例1-2的支架所在的培养液中的细胞贴附率效果较实施例1-3显著降低,本发明提供的支架的负载率高。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,其特征在于,所述支架的制备方法包括以下步骤:
合金金属支架预处理:使用依次使用明胶、多聚赖氨酸、纤连蛋白、层粘连蛋白包覆合金金属支架,制得预处理支架;
附着:将预处理支架放置于间充质干细胞的单细胞悬液中处理至间充质干细胞附着于支架上,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架。
2.如权利要求1所述的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,其特征在于,所述合金金属支架的预处理具体包括以下步骤:
将所述合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的明胶溶液中,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置1-3小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,所述纤连蛋白和所述层粘连蛋白的浓度均为0.5%-1.5%,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,即得。
3.如权利要求1所述的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,其特征在于,所述附着的具体包括以下步骤:
将预处理支架材料放置于间充质干细胞的单细胞悬液中在37℃条件下搅拌培养30min,所述间充质干细胞的细胞密度为5x105个/ml,移除多余的单细胞悬液,补充等量的无血清培养基,将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养,即得基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架。
4.如权利要求3所述的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,其特征在于,将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器中继续培养具体操作方法如下:将表面附着有间充质干细胞的预处理支架放置于培养反应器内贴壁培养30min,再更换无血清培养基培养1天,培养条件如下:温度为37.0±0.5℃、CO2浓度为5.0±0.2%,湿度为饱和湿度,搅拌速度为20-40r/min。
5.如权利要求3或4所述的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,其特征在于,所述无血清培养基包括基础培养基和添加剂,所述基础培养基为DMEM/F12培养基;所述添加剂为浓度为20-30μg/ml的入纤连蛋白、浓度为5-15ng/ml的碱性成纤维细胞生长因子、浓度10-20ng/ml的人表皮细胞生长因子、浓度为0.5-1.5%的ITS、浓度为4-6%的人血白蛋白;浓度为0.5-1.5%的NEAA、浓度为0.05-0.15μmol/L的氢化考的松、浓度为0.05-0.15%的β-巯基乙醇。
6.如权利要求1所述的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,其特征在于,所述间充质干细胞的单细胞悬液通过以下方法制得:将间充质干细胞使用原代培养基培养1-2周,对原代培养后的细胞进行传代培养至细胞70%汇合、消化,即得间充质干细胞的单细胞悬液,所述原代培养基是以DMEM/F12培养基为基础培养基,再加入浓度为8-12%的胎牛血清、浓度为8-12ng/ml的EGF细胞因子,培养条件为:温度为37.0±0.5℃、CO2浓度为5.0±0.2%、湿度为饱和湿度,每隔三天更换一次培养基。
7.如权利要求6所述的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架,其特征在于,所述消化所用的消化剂为0.25%胰酶-EDTA。
8.权利要求1所述的基于合金内核的治疗动脉瘤与血管狭窄用多孔纤维网状生物支架在制备治疗动脉瘤与血管狭窄的产品中的应用。
9.一种细胞高负载率的合金支架,其特征在于,所述细胞高负载率的合金支架是将合金金属支架通过以下步骤处理:
将所述合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的明胶溶液中,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入浓度为0.5%-1.5%的多聚赖氨酸溶液中,室温静置1-3小时,室温风干;
将以上风干后的合金金属支架浸入含有纤连蛋白和层粘连蛋白的混合溶液中,所述纤连蛋白和所述层粘连蛋白的浓度均为0.5%-1.5%,室温静置4小时以上或放置于4℃条件下过夜,即得细胞高负载率的合金支架。
10.权利要求9所述的细胞高负载率的合金支架在制备提高细胞负载率的多孔纤维网状生物支架中的应用。
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