CN113262327A - 一种凝胶制备试剂盒、可注射水凝胶及其用途 - Google Patents

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马潞
李�浩
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Abstract

本发明提供了一种凝胶制备试剂盒以及利用该试剂盒制备而成的可注射水凝胶，所述试剂盒包含巯基化明胶2.1～2.7重量份、巯基化透明质酸0.1～0.3重量份、交联剂2.4～2.8重量份、溶剂100体积份，所述溶剂为水、PBS缓冲液或人工脑脊液。本发明的可注射水凝胶模量与脑组织匹配、降解速率适宜，能够在抑制炎症反应的同时控制脑出血后胶质瘢痕的形成，减轻胶质瘢痕对轴突生长和再髓鞘化的不良影响。还可以进一步添加促神经修复因子，有效促进内源性的神经修复及神经功能的恢复，改善脑出血的预后，具有优异的应用价值。

Description

一种凝胶制备试剂盒、可注射水凝胶及其用途
技术领域
本发明属于生物材料领域，具体涉及一种凝胶制备试剂盒、可注射水凝胶及其用途。
背景技术
脑出血(intracerebral hemorrhage,ICH)的特征是脑实质的非创伤性出血，与同等大小缺血性卒中形成梗死相比，实质内的血液蓄积在急性期会导致更严重的神经细胞死亡和炎症的发生，并且后期可能会遗留各种永久性障碍，包括认知缺陷或感觉运动障碍等。过去绝大部分的脑出血研究都针对于急性期血肿清除及相应神经损伤的预防和保护方面，而对于促进功能恢复的研究进展较少。
在正常生理条件下，侧脑室脑室下区(subventricular zone,SVZ)及海马齿状回颗粒细胞下层(subgranular zone,SGZ)会存在一定量的神经干细胞(Neural Stem Cells，NSCs)作为神经环路整合的储备。越来越多的研究发现，在脑损伤后，SVZ区和SGZ区可以检测到反应性的NSCs的增殖，如在注射胶原酶诱导的大鼠脑出血模型中，可观察到内源性NSCs增殖以及新生的成神经细胞向出血区域迁移，并且在临床标本中也观察到成人大脑原发性脑出血后的神经再生现象。但是脑出血后的局部微环境有诸多因素都不利于内源性的神经再生，例如炎症反应以及致密的胶质瘢痕的生成。
因此，要创造有利于内源性神经再生的良好局部微环境，需要尽可能降低炎症反应，而胶质瘢痕虽然可以一定程度上限制局部炎症反应的扩散并支持中枢神经系统的修复，但是其病变核心含有的丰富细胞外基质成分，如硫酸软骨素蛋白聚糖(CSPG)，会很大程度上抑制轴突生长和再髓鞘化。因此，如何控制胶质瘢痕的产生，在保证较低炎症反应的同时，减弱胶质瘢痕对轴突生长和再髓鞘化的抑制，是目前亟需解决的问题，也是创造适于内源性神经再生的局部微环境的关键。在建立起有利于神经再生的局部微环境的基础上，还需要进一步选择恰当的活性因子，增加神经再生的促进因素，最终实现神经修复。
随着组织工程技术的发展，可注射水凝胶在神经系统损伤治疗中逐渐显示出其微创伤及药物靶向传递优势，具有作为包载活性因子的神经修复载体的潜力。然而，脑部损伤的特殊性对神经修复材料提出了更多的要求：首先，脑组织是生物体内最柔软的组织之一，因此对于神经细胞的生长而言，与脑组织的模量相匹配的载体支架是构建理想的脑出血后的神经再生环境的基础之一，此外，保证载体的降解性能，避免二次手术伤害也至关重要。
综上所述，应用于脑部神经修复的可注射水凝胶材料，需要兼具上述多种要求，包括但不限于：模量与脑组织相匹配、可降解且降解速率适宜、炎症反应小、抑制胶质瘢痕生成以减弱胶质瘢痕对轴突生长和再髓鞘化的抑制、包载能够有效促进神经再生的活性物质等。目前，还未有同时兼具上述要求的可注射水凝胶的报道。因此，研发一种满足上述要求，能够有效促进内源性神经干细胞向损伤区域迁移，实现神经修复的可注射水凝胶，具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于促进神经修复的可注射水凝胶。
本发明提供了一种凝胶制备试剂盒，它包括如下原料：
巯基化明胶2.1～2.7重量份、巯基化透明质酸0.1～0.3重量份、交联剂2.4～2.8重量份、溶剂100体积份，所述溶剂为水、PBS缓冲液或人工脑脊液。
进一步地，它包括如下原料：巯基化明胶2.7重量份、巯基化透明质酸0.1重量份、交联剂2.8重量份、溶剂100体积份，所述溶剂为水、PBS缓冲液或人工脑脊液。
进一步地，所述巯基化明胶为明胶与β-巯基乙胺以1：2的摩尔比缩合反应而成；所述巯基化透明质酸为透明质酸与β-巯基乙胺以1：2的摩尔比缩合反应而成；和/或所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯。
更进一步地，上述试剂盒由如下组分构成：
组分1：巯基化明胶和巯基化透明质酸与溶剂混匀而成的溶液；
组分2：交联剂和溶剂混匀而成的溶液；
或由如下组分构成：
组分1’：巯基化明胶与溶剂混匀而成的溶液；
组分2’：巯基化透明质酸与溶剂混匀而成的溶液；
组分3’：交联剂和溶剂混匀而成的溶液。
更进一步地，上述试剂盒中还含有促神经修复因子，所述促神经修复因子为ChABC和/或IGF-1；优选地，所述促神经修复因子溶于溶剂中，ChABC的浓度为5U/mL，IGF-1的浓度为0.5μg/μL。
本发明还提供了一种可注射水凝胶，它是由上述试剂盒中的巯基化明胶、巯基化透明质酸、交联剂和溶剂按比例混匀所得。
本发明还提供了一种促进神经修复的可注射水凝胶，它是由上述水凝胶和促神经修复因子构成，所述促神经修复因子为ChABC和/或IGF-1。
优选地，上述促神经修复因子溶于溶剂中，ChABC的浓度为5U/mL，IGF-1的浓度为0.5μg/μL。
更优选地，上述促进神经修复的可注射水凝胶是由上述含有促神经修复因子的试剂盒中的巯基化明胶、巯基化透明质酸、交联剂、促神经修复因子和溶剂按比例混匀所得。
本发明还提供了上述的可注射水凝胶在制备促进神经修复的药物中的应用。
优选地，上述促进神经修复的药物是促进脑出血后神经功能恢复的药物。
更优选地，上述药物是减少炎症、抑制胶质瘢痕形成，和/或促进内源性神经干细胞向损伤区域迁移的药物。
实验结果表明，本发明的可注射水凝胶模量与脑组织匹配、降解速率适宜，能够在抑制炎症反应的同时控制脑出血后胶质瘢痕的形成，减轻胶质瘢痕对轴突生长和再髓鞘化的不良影响。还可以进一步添加促神经修复因子，有效促进内源性的神经修复及神经功能的恢复，改善脑出血的预后，具有优异的应用价值。
本发明所述ChABC是指硫酸软骨素酶ABC，IGF-1是指胰岛素样生长因子1。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为本发明可注射水凝胶植入脑组织后的H&E染色结果。
图2为验证本发明可注射水凝胶对脑出血后小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞活化的影响的Iba-1/GFAP免疫荧光染色结果。
图3为本发明可注射水凝胶对脑出血后IL-1β和TNF-α释放的影响结果。
图4为本发明促进神经修复的可注射水凝胶植入脑出血模型后的GFAP/NG2染色结果。
图5为本发明促进神经修复的可注射水凝胶植入脑出血模型后对神经细胞增殖迁移的影响结果。
图6为本发明促进神经修复的可注射水凝胶植入脑出血模型后促进脑出血后功能恢复的统计结果。
具体实施方式
本发明所用的巯基化明胶(Gel-SH)和巯基化透明质酸(HA-SH)可采用简单的巯基化反应制备而成，例如：将明胶或透明质酸(50kDa)溶解于蒸馏水中，以摩尔比为-COOH/β-MEA/EDC为1:2:2的比例加入β-巯基乙胺和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺，室温下，pH保持在4.75至反应完全，加入二硫苏糖醇，调整溶液的pH为8.5至反应完全后pH调至4.0，透析、离心澄清后，滤器除菌并冷冻干燥。
本发明所用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)购自Sigma，分子量6000。
除另有说明外，本发明所用的其余原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。
实施例1、本发明可注射水凝胶的制备
仿生可注射水凝胶理论上按照3％w/v G-SH:1％w/v HA-SH为90％:10％、比例混合而成，即总体积为100μl时，以90μl Gel-SH(3％w/v)+10μlHA-SH(1％w/v)的比例形成配比，并分别加入二者总和质量分数的PEGDA粉末制成。为方便控制成胶时间，采取将各组分单独溶解后再混合的制备方法：即分别称取2.8mg PEGDA粉末、2.7mg Gel-SH和0.1mg HA-SH冻干粉分别放入无菌1.5ml的EP管中，取100μl无菌PBS，其中20μl加入装有PEGDA粉末的EP管中，向装有Gel-SH和HA-SH冻干粉的EP管中分别加入40μl。待三者完全溶解后，将Gel-SH溶液转移至HA-SH溶液中，充分混匀，后将混合液转移至PEGDA溶液中，3-5分钟形成可注射水凝胶。
实施例2、本发明可注射水凝胶的制备
仿生可注射水凝胶理论上按照3％w/v G-SH:1％w/v HA-SH为70％:30％比例混合而成，即总体积为100μl时，以70μl Gel-SH(3％w/v)+30μlHA-SH(1％w/v)的比例形成配比，并分别加入二者总和质量分数的PEGDA粉末制成。为方便控制成胶时间，采取将各组分单独溶解后再混合的制备方法：即分别称取2.4mg PEGDA粉末、2.1mg Gel-SH和0.3mg HA-SH冻干粉分别放入无菌1.5ml EP管中，取100μl无菌PBS，其中20μl加入装有PEGDA粉末的EP管中，向装有Gel-SH和HA-SH冻干粉的EP管中分别加入40μl。待三者完全溶解后，将Gel-SH溶液转移至HA-SH溶液中，充分混匀，后将混合液转移至PEGDA溶液中，3-5分钟形成可注射水凝胶。
实施例3、本发明可注射水凝胶的制备
仿生可注射水凝胶理论上按照3％w/v G-SH:1％w/v HA-SH为50％:50％、比例混合而成，即总体积为100μl时，以50μl Gel-SH(3％w/v)+50μlHA-SH(1％w/v)的比例形成配比，并分别加入二者总和质量分数的PEGDA粉末制成。为方便控制成胶时间，采取将各组分单独溶解后再混合的制备方法：即分别称取2.0mg PEGDA粉末、1.5mg Gel-SH和0.5mg HA-SH冻干粉分别放入无菌1.5ml EP管中，取100μl无菌PBS，其中20μl加入装有PEGDA粉末的EP管中，向装有Gel-SH和HA-SH冻干粉的EP管中分别加入40μl。待三者完全溶解后，将Gel-SH溶液转移至HA-SH溶液中，充分混匀，后将混合液转移至PEGDA溶液中，3-5分钟形成可注射水凝胶。
实施例4、本发明可注射水凝胶的制备
仿生可注射水凝胶理论上按照3％w/v G-SH:1％w/v HA-SH为30％:70％比例混合而成，即总体积为100μl时，以30μl Gel-SH(3％w/v)+70μlHA-SH(1％w/v)的比例形成配比，并分别加入二者总和质量分数的PEGDA粉末制成。为方便控制成胶时间，采取将各组分单独溶解后再混合的制备方法：即分别称取1.6mg PEGDA粉末，0.9mg Gel-SH和0.7mg HA-SH冻干粉分别放入无菌1.5ml EP管中，取100μl无菌PBS，其中20μl加入装有PEGDA粉末的EP管中，向装有Gel-SH和HA-SH冻干粉的EP管中分别加入40μl。待三者完全溶解后，将Gel-SH溶液转移至HA-SH溶液中，充分混匀，后将混合液转移至PEGDA溶液中，3-5分钟形成可注射水凝胶。
实施例5、本发明可注射水凝胶的制备
仿生可注射水凝胶理论上按照3％w/v G-SH:1％w/v HA-SH为10％:90％比例混合而成，即总体积为100μl时，以10μl Gel-SH(3％w/v)+90μlHA-SH(1％w/v)的比例形成配比，并分别加入二者总和质量分数的PEGDA粉末制成。为方便控制成胶时间，采取将各组分单独溶解后再混合的制备方法：即分别称取1.2mg PEGDA粉末，0.3mg Gel-SH和0.9mg HA-SH冻干粉分别放入无菌1.5mlEP管中，取100μl无菌PBS，其中20μl加入装有PEGDA粉末的EP管中，向装有Gel-SH和HA-SH冻干粉的EP管中分别加入40μl。待三者完全溶解后，将Gel-SH溶液转移至HA-SH溶液中，充分混匀，后将混合液转移至PEGDA溶液中，3-5分钟形成可注射水凝胶。
实施例6、本发明促进神经修复的可注射水凝胶的制备
促进神经修复的可注射水凝胶为90％:10％比例(相当于实施例1的比例)的仿生水凝胶物理混合chABC及IGF-1而成。为方便控制成胶时间，将各组分单独溶解后再混合。即称取2.8mgPEGDA粉末、2.7mgGel-SH和0.1mgHA-SH冻干分别放入无菌1.5mlEP管中，取100μl溶解有chABC5U/ml、IGF-1 0.5μg/μL的无菌人工脑脊液，其中20μl于无菌操作台中加入装有PEGDA粉末的EP管中，向装有Gel-SH和HA-SH冻干粉的EP管中分别加入40μl。待三者完全溶解后，将Gel-SH溶液转移至HA-SH溶液中，充分混匀，后将混合液转移至PEGDA溶液中，在无菌操作台中将未成胶的混合溶液迅速转移至微量注射器中。
以下通过实验例证明本发明可注射水凝胶的有益效果。
实验例1、本发明可注射水凝胶的性能表征
设置对照组：
对照组1：可注射Gel-SH水凝胶：称取3mg Gel-SH冻干粉末和3mg PEGDA粉末，分别放入无菌1.5ml EP管中，于无菌操作台中向装有PEGDA粉末的EP管中加入50μl无菌PBS缓冲液，向装有Gel-SH冻干粉末的EP管中分别加入50μl无菌PBS缓冲液。待溶液完全溶解后，将Gel-SH溶液转移至PEGDA溶液中，充分混匀，可注射水凝胶约经3-5分钟形成，可注射Gel-SH水凝胶最终质量分数为3％。
对照组2：可注射HA-SH水凝胶：称取3mg HA-SH冻干粉末和3mg PEGDA粉末，分别放入无菌1.5ml EP管中，于无菌操作台中向装有PEGDA粉末的EP管中加入50μl无菌PBS缓冲液，向装有HA-SH冻干粉末的EP管中分别加入50μl无菌PBS缓冲液。待溶液完全溶解后，将HA-SH溶液转移至PEGDA溶液中，充分混匀，可注射水凝胶约经3-5分钟形成，可注射HA-SH水凝胶最终质量分数为1％。
1、力学强度
在37℃条件下下，用25mm的板对板流变仪，在1％的恒定应变和10rad/s的频率下，测量注射仿生水凝胶储能模量(G’)和损耗模量(G”)。结果如表2所示：
表2
储能模量G’(kPa)
对照组1 4.6
对照组2 0.056
实施例1 3.2
实施例2 2.5
实施例3 2.1
实施例4 0.508
实施例5 0.101
研究报道小鼠脑组织的模量在1-4kPa，因此，实施例1～4的水凝胶模量与之相近，能够达到与脑组织模量匹配的标准，更适于用于脑组织环境中，为神经细胞的增殖提供适宜的微环境。
2、降解性能
通过水凝胶在降解液中的失重来检测体外降解。将可注射水凝胶浸没于37℃含有0.1mg/ml胶原酶的PBS溶液下，于各取样时间点取出样品，滤纸蘸除样品表面溶液后称重。体外降解率计算公式为平衡溶胀时的重量(Wt)除以平衡溶胀初始时的重量(W0)。对照组2的HA-SH水凝胶在胶原酶的降解液中150分钟时间内没有明显的降解。对照组1的Gel-SH水凝胶的降解速度最快，其在90分钟时已完全降解。而实施例1～3的水凝胶在150分钟时的剩余重量率分别为14.3±1.1％、45.7±5.7％和84.0±2.6％。表现出优异的降解性能，应用于脑组织的修复，不需要再次取出，能够有效避免二次手术带来的危害。
3、脑部植入实验
(1)可注射水凝胶直接植入：
将小鼠麻醉置于立体定向框中，前囟为坐标原点，向前0.8mm、向外侧(右)2.0mm，深度2.9mm，进行水凝胶直接注射。根据实验目的分为不同比例水凝胶直接植入组(对照组1、2和实施例1～5的水凝胶植入)和PBS组。
(2)仿生可注射水凝胶血肿腔内植入
脑出血(ICH)造模：小鼠麻醉置于立体定向仪中，以前囟为坐标原点，向前0.8mm、向外侧(右)2.0mm处标记为基底节区的颅骨表面定位，使用手持颅骨钻钻出一直径1mm的骨孔，用1μl微量注射器抽取0.5μl VII型胶原酶工作液后固定于立体定向仪上，从孔内进针至颅面下2.9mm深度后以0.1μl/min的速度向基底节区注射0.5μl VII型胶原酶，注射完毕后，留针10分钟后拔针，骨蜡封闭骨孔，最后缝合伤口，将动物置于保温垫上，自由进食和饮水。
ICH后第3天，将小鼠麻醉置于立体定向框中，使用加热垫将体温维持在37℃。去除覆盖骨窗的骨蜡。将水凝胶前体溶液装入微量注射器中。ICH+不同比例水凝胶组(ICH+对照组1、2、实施例1～5的水凝胶)及Sham(ICH+PBS)组，观察和处死的时间点为：水凝胶植入后第7天。ICH+水凝胶组于ICH造模坐标处以1微升/分钟的速度注射4微升前体溶液到病变处。将针头留在该处10分钟，让溶液凝胶后缓慢从脑中取出，骨蜡封闭骨孔并缝合头皮；Sham组为注射与实施例相同体积的PBS。
(3)组织染色
直接植入组进行常规苏木精-伊红(H&E)染色。
血肿腔内植入组Iba-1/GFAP免疫荧光染色观察血肿周围小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞的激活、IL-1β/TNF-α免疫组化染色观察血肿周围炎症因子表达。每只小鼠选择两个解剖部位切片以及每个切片随机选择目标区域周围的三个显微区域用于定量分析。在每个区域中量化血肿周围的IL-1β、TNF-α、Iba-1和GFAP阳性区域，分别评估IL-1β和TNF-α的表达水平、小胶质细胞和星形胶质细胞的活化水平。
(4)结果
如图1所示，对照组1的Gel-SH可注射水凝胶的组织相容性较好，水凝胶形状规则，对照组2的HA-SH可注射水凝胶可观察到水凝胶周围仅有少量的细胞聚集现象。随着HA-SH的比例上升，水凝胶周围会逐渐出现异常的细胞集聚现象。其中，实施例1和实施例2的可注射水凝胶植入后，脑组织细胞反应相对较小，说明实施例1和实施例2的水凝胶的生物相容性相比于其它实施例具有显著优势。
而且实施例1的可注射水凝胶脑部植入14天仍残留有一定体积，说明降解速率合理。而对照组1的Gel-SH水凝胶则降解较快，不利于与组织修复速率相匹配。
而根据实验第1部分的材料力学性能表征，以及本部分初步HE染色结果，我们选择与脑组织模量相近的可注射水凝胶(实施例1～3的水凝胶)，进一步研究其在脑出血模型中的细胞反应，结果如图2、3所示。
从图2可以看出，在Sham组，激活的小胶质细胞/巨噬细胞和星形胶质细胞在病灶周围形成结构紊乱的瘢痕结构，而与Sham组相比，实施例1～3的水凝胶均显示出显著降低的小胶质细胞和星形胶质细胞的激活。其中，实施例1相比较于实施例2和3显示出显著更少的小胶质细胞和星形胶质细胞的激活。从图3可以看出，本发明可注射水凝胶植入后，对脑出血后的IL-1β和TNF-α的表达均具有显著的抑制作用，IL-1β和TNF-α的表达量显著低于Sham组。其中，实施例1的水凝胶相比于其它实施例的水凝胶来说，能够更显著地抑制炎性细胞因子的产生。
上述实验结果说明实施例1的水凝胶具有显著最优的避免炎症反应的效果，而且模量与脑组织相匹配，生物相容性最佳，且具有优异的可降解性能，降解速率适宜。
实验例2、本发明促进神经修复的可注射水凝胶的应用
1、实验分组及植入
参照试验例1第3、(2)部分的内容进行ICH造模，造模后第7天，各将实验动物分为五组，分别为ICH+人工脑脊液组、水凝胶组(实施例1的凝胶)、水凝胶+ChABC组(实施例1的凝胶+ChABC)、水凝胶+IGF-1组(实施例1的凝胶+IGF-1)、水凝胶+ChABC+IGF-1组(实施例6的凝胶)。将小鼠用10％水合氯醛(30μl/10g，i.p.)麻醉置于立体定向框中，立体定位于基底节区域，即脑出血模型的造模区域，前囟为坐标原点，向前0.8mm、向外侧(右)2.0mm，深度2.9mm，进行水凝胶直接注射。处死取材时间点为：水凝胶植入后第7天。
2、增殖细胞的体内标记
为了进一步检测仿生可注射多功能水凝胶对细胞增殖的影响，每组小鼠于水凝胶植入后1天开始每12h腹腔注射BrdU(50mg/kg)，连续7天，在第7天心脏灌注取脑，并同时取睾丸组织做BrdU染色的阳性对照。
3、荧光染色
植入后第7天，将上述5个试验组进行GFAP/NG2染色，观察胶质瘢痕情况，BrdU/DCX染色观察内源性神经干细胞增殖，Iba-1/Arg-1/iNOS染色观察小胶质细胞极化状态。每只小鼠选择两个解剖部位切片以及每个切片随机选择目标区域周围的三个显微区域用于定量分析。在每个区域中量化血肿周围的NG2、Iba-1和GFAP阳性区域，通过细胞计数来评估M1/M2小胶质细胞的数量，iNOS+/Iba-1+细胞和Arginase-1+/Iba-1+细胞与Iba-1+细胞的比率分别代表M1和M2亚型的小胶质细胞的百分比(％)，BrdU+与DCX+共定位的细胞标记为BrdU+DCX+细胞。细胞数表示为：个/mm2。
4、神经行为学评估
为了评价仿生可注射多功能水凝胶植入的安全性和有效性，由预先不知道实验分组的实验人员在材料植入后第7天对小鼠进行神经行为学评估，神经行为学评估，将小鼠置于安静房间适应环境半小时后进行评价。采用的评估方法如下：
转角试验：小鼠被放置在两块成30°夹角的亚克力板之间。当小鼠进入角落深处时，同时震动两边亚克力板。健康动物一般无左右倾向，而单侧脑损伤的动物倾向于同侧转向。进行20次测试，两次测试之间的间隔时间至少为30s，右转百分比＝右转次数/20。
神经系统缺陷评分参考相关文献(Clark W,Lessov N,Dixon M,etal.Monofilament intraluminal middle cerebral artery occlusion in the mouse[J].Neurological Research,Taylor&Francis,1997,19(6):641-648.中的表2)进行，每项测试由预先不知道实验分组的同一位测试人员进行打分，分值为0-4，最大分值为28分。
5、结果：
图4为GFAP/NG2染色，在使用ChABC治疗的组中，尽管水凝胶+IGF-1组NG2阳性区域面积与ICH组相比无显著性差异，但是水凝胶+ChABC组和水凝胶+ChABC+IGF-1组，GFAP和NG2阳性区域显著减少。其中，水凝胶+ChABC+IGF-1组的GFAP和NG2阳性区域显著低于其它组，说明其最能抑制胶质瘢痕的形成。
图5中SVZ区DCX+计数结果显示，水凝胶+IGF-1组及水凝胶+ChABC+IGF-1组BrdU+Dcx+细胞数要多于其他干预组，BrdU+DCX+/DCX+比率有统计学差异，说明IGF的应用促进了SVZ区新的DCX+的产生。水凝胶+ChABC组可观察到有呈迁移状态的DCX+的成神经细胞，趋向病灶区域，BrdU+Dcx+细胞较少，水凝胶+IGF-1组在侧脑室边缘与病灶区域之间BrdU+细胞数量较多，但是BrdU+Dcx+细胞靠近侧脑室边缘，水凝胶+ChABC+IGF-1组中可观察到较多的BrdU+Dcx+细胞从SVZ区向水凝胶植入区域迁移，表明ChABC和IGF-1同时应用可促进成神经细胞的增殖，并减少成神经细胞向病损区域迁移的阻力。
从图6A可以看出，在植入水凝胶干预后的第3、7天，水凝胶+ChABC+IGF-1组小鼠神经功能缺损评分显著低于其余四组小鼠，第7天时，水凝胶+ChABC组及水凝胶+IGF-1组神经功能缺损评分与ICH组相比有所好转，但仍不如水凝胶+ChABC+IGF-1组促进恢复的效果好。由图6B可以看出，各组小鼠右转比例均有逐渐下降的趋势，水凝胶组右转比例与ICH组相似，第7天时水凝胶+ChABC+IGF-1组的右转比例均恢复趋于虚线正常水平，且相比于ICH组差异具有统计学意义，说明本发明实施例2的水凝胶能够显著促进脑出血后的功能恢复。
上述试验结果表明：本发明的含有ChABC和IGF-1的仿生可注射多功能水凝胶能够减少胶质瘢痕形成，促进内源性神经干细胞向损伤区域迁移，促进脑出血后神经功能恢复。
综上，本发明提供了一种可注射水凝胶，其模量与脑组织匹配、降解速率适宜，能够在抑制炎症反应的同时控制脑出血后胶质瘢痕的形成，减轻胶质瘢痕对轴突生长和再髓鞘化的不良影响。还可以进一步添加促神经修复因子，有效促进内源性的神经修复及神经功能的恢复，改善脑出血的预后，具有优异的应用价值。

Claims (10)

1.一种凝胶制备试剂盒，其特征在于，它包括如下原料：
巯基化明胶2.1～2.7重量份、巯基化透明质酸0.1～0.3重量份、交联剂2.4～2.8重量份、溶剂100体积份；所述溶剂为水、PBS缓冲液或人工脑脊液。
2.如权利要求1所述的试剂盒，其特征在于，它包括如下原料：巯基化明胶2.7重量份、巯基化透明质酸0.1重量份、交联剂2.8重量份、溶剂100体积份，所述溶剂为水、PBS缓冲液或人工脑脊液。
3.如权利要求1或2所述的试剂盒，其特征在于，所述巯基化明胶为明胶与β-巯基乙胺以1：2的摩尔比缩合反应而成；所述巯基化透明质酸为透明质酸与β-巯基乙胺以1：2的摩尔比缩合反应而成；和/或所述交联剂为聚乙二醇二丙烯酸酯。
4.如权利要求1或2所述的试剂盒，其特征在于，它由如下组分构成：
组分1：巯基化明胶和巯基化透明质酸与溶剂混匀而成的溶液；
组分2：交联剂和溶剂混匀而成的溶液；
或由如下组分构成：
组分1’：巯基化明胶与溶剂混匀而成的溶液；
组分2’：巯基化透明质酸与溶剂混匀而成的溶液；
组分3’：交联剂和溶剂混匀而成的溶液。
5.如权利要求1～4任一项所述的试剂盒，其特征在于，它还含有促神经修复因子，所述促神经修复因子为ChABC和/或IGF-1；优选地，所述促神经修复因子溶于溶剂中，ChABC的浓度为5U/mL，IGF-1的浓度为0.5μg/μL。
6.一种可注射水凝胶，其特征在于，它由权利要求1～4任一项所述试剂盒中的巯基化明胶、巯基化透明质酸、交联剂和溶剂按比例混匀所得。
7.一种用于神经修复的可注射水凝胶，其特征在于，它由权利要求6所述的可注射水凝胶和促神经修复因子构成；所述可注射水凝胶由巯基化明胶、巯基化透明质酸、交联剂和溶剂按比例混匀所得；所述促神经修复因子为ChABC和/或IGF-1。
8.如权利要求7所述的用于神经修复的可注射水凝胶，其特征在于，所述促神经修复因子溶于所述溶剂中，ChABC的浓度为5U/mL，IGF-1的浓度为0.5μg/μL。
9.权利要求6～8所述的可注射水凝胶在制备促进神经修复的药物中的应用；优选地，所述促进神经修复的药物是促进脑出血后神经功能恢复的药物。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述药物是减少炎症、抑制胶质瘢痕形成，和/或促进内源性神经干细胞向损伤区域迁移的药物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114931665A (zh) * 2021-12-14 2022-08-23 广州医科大学 六型胶原α2亚基在神经修复产品中的应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104307049A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 四川大学华西医院 一种仿细胞外基质可注射的原位水凝胶及其制备方法与应用
CN108452373A (zh) * 2017-06-21 2018-08-28 三的部落（上海）科技股份有限公司 具有基因缓释作用的3d打印生物支架及其制备方法和应用
CN110755365A (zh) * 2019-06-19 2020-02-07 江苏拓弘康恒医药有限公司 基于间充质干细胞外泌体的水凝胶及其喷雾剂的制备方法
CN111068107A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 上海交通大学 三维仿生自愈水凝胶纤维支架组合物及其制备方法与应用
CN111632198A (zh) * 2020-06-24 2020-09-08 四川大学 一种自交联透明质酸和明胶复合水凝胶注射剂及其制备方法和应用
CN111944757A (zh) * 2020-08-31 2020-11-17 四川大学华西医院 一种工程化卵巢癌体外模型及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104307049A (zh) * 2014-09-29 2015-01-28 四川大学华西医院 一种仿细胞外基质可注射的原位水凝胶及其制备方法与应用
CN108452373A (zh) * 2017-06-21 2018-08-28 三的部落（上海）科技股份有限公司 具有基因缓释作用的3d打印生物支架及其制备方法和应用
CN110755365A (zh) * 2019-06-19 2020-02-07 江苏拓弘康恒医药有限公司 基于间充质干细胞外泌体的水凝胶及其喷雾剂的制备方法
CN111068107A (zh) * 2019-12-27 2020-04-28 上海交通大学 三维仿生自愈水凝胶纤维支架组合物及其制备方法与应用
CN111632198A (zh) * 2020-06-24 2020-09-08 四川大学 一种自交联透明质酸和明胶复合水凝胶注射剂及其制备方法和应用
CN111944757A (zh) * 2020-08-31 2020-11-17 四川大学华西医院 一种工程化卵巢癌体外模型及其应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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