EA045448B1 - Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с nt3 - Google Patents

Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с nt3 Download PDF

Info

Publication number
EA045448B1
EA045448B1 EA202292044 EA045448B1 EA 045448 B1 EA045448 B1 EA 045448B1 EA 202292044 EA202292044 EA 202292044 EA 045448 B1 EA045448 B1 EA 045448B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
silk fibroin
creating
fused
solution
nerve graft
Prior art date
Application number
EA202292044
Other languages
English (en)
Inventor
Янь Лю
Мэй Лю
Сяосун Гу
Тучэнь Гуань
Original Assignee
Наньтун Университи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Наньтун Университи filed Critical Наньтун Университи
Publication of EA045448B1 publication Critical patent/EA045448B1/ru

Links

Description

Изобретение относится к области биомедицинских материалов, в частности к шелковому фиброиновому нервному трансплантату с NT3-активностью, и может способствовать восстановлению нервов, что может быть применено при восстановлении и регенерации периферических нервов, травмах спинного и головного мозга.
Уровень техники
С развитием тканевой инженерии, биоматериаловедения и других новых дисциплин для восстановления нервов используются все больше и больше биоматериалов. Превосходные биоматериалы должны обладать хорошей биосовместимостью, поддерживать клеточную адгезию, миграцию, межклеточное взаимодействие, пролиферацию и дифференцировку. В то же время эти материалы также нуждаются в соответствующей скорости деградации, механических свойствах и ограниченном иммунном ответе, а также имеют множество вариантов обработки, которые могут изменять структуру и морфологию в соответствии с конкретными потребностями ткани. В качестве компонента натуральной ткани белок является рациональным выбором для приложений тканевой инженерии. Структурные белки, такие как коллаген, эластин, фибриллярный белок, альбумин и фибрин, используются в качестве шовных материалов, тканевых каркасов, гемостатиков и средств доставки лекарств.
Повреждение нерва включает повреждение периферического нерва и повреждение центрального нерва. В настоящее время для лечения отдаленных повреждений периферических нервов и повреждений спинного мозга часто требуется использование различных типов трансплантатов. Из-за отсутствия источников и ограниченной области применения начинают искать новые заменители тканеинженерных трансплантатов. Протеин шелка является распространенным природным биополимерным материалом, который имеет долгую историю применения в организме человека в качестве шовного материала. В последние годы он постепенно привлекает внимание людей как биоматериал благодаря некоторым своим характеристикам. По сравнению с другими биоматериалами на основе белков из тех же или гетерогенных исходных тканей, фиброин шелка имеет несколько основных преимуществ: хорошую биосовместимость, отличные механические свойства, контролируемую биоразлагаемость, простую технологию обработки и др. В то же время полимеры фиброина шелка проявляют различную пластичность при обработке. Благодаря изменениям в технологии производства можно получить различные конфигурации матриц, включая трехмерную пористую пену, нановолокна, гидрогели, трубки и пленки, которые можно применять для восстановления различных тканей. Нейротрофический фактор 3 представляет собой белок, кодируемый геном NTF3. Это важный член семейства факторов роста нервов. Он способен питать нейроны периферической и центральной нервной системы. Он может не только способствовать выживанию существующих нейронов, но также выживанию и дифференцировке новообразованных нейронов и синаптических связей.
В настоящее время функция каркасов тканевой инженерии, построенных только из фиброина шелка, является относительно единственной, а роль содействия восстановлению нервной ткани относительно ограничена. Было изучено, что нервные трансплантаты могут быть пропитаны питательными факторами (такими как NGF) или лиофилизированы после смешивания с фиброином шелка для формирования проводников, что оказывает хороший эффект на стимулирование роста нервов на ранней стадии, однако этот эффект будет постепенно ослабевают с увеличением времени. В то же время нестабильность факторов питания в организме и ограниченность источников сильно ограничивают их использование.
Суть изобретения
Стремясь устранить недостатки предшествующего уровня техники, изобретение объединяет активный пептид нейропротекторного фактора 3 (NT-3) с пептидом легкой цепи фиброина шелка с образованием слитого белка. На основе слитого белка осуществляется самосборка фиброина шелка и получается новый тип нервного трансплантата, способный не только обеспечить хорошую механическую поддержку, но и стабильно длительное время выполнять нейропротекторную функцию.
Техническая схема настоящего изобретения выглядит следующим образом.
Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, включающий следующие этапы:
синтезировать фрагмента гена, содержащего легкую цепь фиброина шелка и NT-3, соединить его с вектором экспрессии pET-30 и перенести полученный рекомбинантный вектор экспрессии в кишечную палочку BL21 для получения слитого белка;
слитый белок и раствор фиброина шелка смешать для получения раствора смешанного белка, шелковую фиброиновую сеть поместить в форму, раствор смешанного белка залить в форму для лиофилизации и формирования нервного канала; после денатурации получают конечный продукт с активностью NT-3 из шелковых фиброиновых нервных трансплантатов. Далее, из фиброина шелка на ткацком станке ткут шелковую фиброиновую сеть.
Далее, способ создания раствора шелкового фиброина заключается в следующем: шелковое фиброиновое волокно помещают в раствор тиоцианата лития для растворения, а растворенный раствор помещают в мешок для диализа и подвергают диализу с тройной дистиллированной водой в качестве диализата в течение 60-80 часов для получения раствора фиброина шелка.
- 1 045448
Далее способ создания шелкового фиброина заключается в следующем: тутовый шелк помещают в раствор карбоната натрия и кипятят без в течение менее 20 мин, его полностью промывают тройной дистиллированной водой, и этот этап повторяют от 2 до 4 раз для получения волокон фиброина шелка с удаленным наружным серицином.
Далее, концентрация раствора слитого белка и шелкового фиброина составляет 5-40%, массовое соотношение слитого белка и шелкового фиброина составляет 1:99-50:50.
Далее, деформационная обработка заключается в погружении в 60%-ый этанол на 10-14 ч.
Далее, молекулярная масса диализного мешка составляет 12-16 кДа.
Далее температура лиофилизации составляет -70°C.
Далее, концентрация раствора тиоцианата лития составляет 9 моль/л.
Настоящее изобретение также относится к шелковому фиброиновому нервному трансплантату, слитому с NT3, который получают описанным выше способом.
Положительные эффекты.
В предшествующем уровне техники в основном используется метод адсорбции нейротрофического фактора или ковалентного соединения с каркасом. В настоящем изобретении используется биоактивный фрагмент NT-3 и фиброина легкой цепи шелка для одновременной экспрессии в слитом белке. Слитый белок является эффективным компонентом слияния NT-3 с фиброином шелка в качестве основного тела и может фиксироваться в шелковом катетере с фиброином шелка. Он может играть роль нейропротекции и регенерации нервов в течение длительного времени без изменения состава фиброина шелка.
Основным материалом, используемым в настоящем изобретении, является шелковый фиброин, дополненный легкой цепью шелкового фиброина, слитой с активным пептидным сегментом NT-3. В процессе обработки токсичные вещества и вещества с побочными эффектами, такие как сшивающий агент и поверхностно-активное вещество, не добавляются, поэтому он обладает хорошей биосовместимостью.
Когда слитый белок шелкового фиброина согласно настоящему изобретению совместно культивируют in vitro с клетками нервной ткани, он проявляет очевидный стимулирующий рост эффект посредством морфологического наблюдения и определения экспрессии факторов, родственных NT-3, среди которых FIBL-NT3-L-NT3 самый активный.
Катетер из шелкового фиброина, описанный в изобретении, вводит легкую цепь шелкового фиброина, слитую с сегментом функционального пептида NT-3, перед кристаллизацией шелкового фиброина. Следовательно, в процессе самосборки шелкового фиброина активный полипептид NT-3 будет фиксироваться в катетере шелкового фиброина вместе с легкой цепью шелкового фиброина, что может играть роль защиты нерва и регенерации нерва в течение длительного времени, в то же время пропорцию активного пептида NT-3 в нервном канале можно регулировать в соответствии с реальной ситуацией, что способствует восстановлению повреждения нерва.
Описание прилагаемых чертежей
На фиг. 1 показано влияние различных конструкций слитых белков, содержащих NT3, на рост нейритов нейронов ганглия дорзальных корешков, культивируемых in vitro.
На фиг. 2 показано влияние различных конструкций слитых белков, содержащих NT3, на рост нейритов нейронов ганглия дорзальных корешков, культивируемых in vitro.
Конкретные варианты осуществления
Пример 1.
Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, включающий следующие этапы.
1. Экспрессия и очистка слитого белка шелкового фиброина: создание рекомбинантного вектора экспрессии, экспрессия целевого белка и его очистка.
2. Получение волокна шелкового фиброина: взять шелк-сырец из шелка шелковицы, удалить серицин и получить волокно шелкового фиброина.
3. Приготовление раствора шелкового фиброина.
4. Подготовка шелковой фиброиновой сети.
5. Поместить шелковую фиброиновую сеть в форму, перемешать белковый раствор, полученный на этапах 1 и 3, и переместить в форму. Лиофилизировать шелковый фиброин для самосборки и формирования нервного канала.
Пример 2.
Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, включающий следующие этапы.
1. Конструирование рекомбинантного вектора экспрессии: синтезировать фрагмент гена, содержащий легкую цепь шелкового фиброина и NT-3, соединить его с вектором экспрессии pET-30 и завершить конструирование рекомбинантного вектора экспрессии. Различные последовательности слитых белков, содержащие tag и linker, следующие.
Последовательность слитого белка (включая N-концевой His и гибкий Linker):
- 2 045448
Длина белка FIBL=253 MW=26898,8 pI=6,10
MHHHHHHAPSVTINQYSDNEIPRDIDDGKASSVISRAWDYVDDTDKSI AILNVQEILKDMASQGDYASQASAVAQTAGIIAHLSAGIPGDACAAANVINS YTDGVRSGNFAGFRQSLGPFFGHVGQNLNLINQLVINPGQLRYSVGPALGC AGGGRIYDFEAAWDAILASSDSSFLNEEYCIVKRLYNSRNSQSNNIAAYITAH LLPPVAQVFHQSAGSITDLLRGVGNG NDATGLVANAQRYIAQAASQVHV
Длина белка FIBL-NT3=372 MW=40503,7 pl=7,39
MHHHHHHAPSVTINQYSDNEIPRDIDDGKASSVISRAWDYVDDTDKSI AILNVQEILKDMASQGDYASQASAVAQTAGIIAHLSAGIPGDACAAANVINS YTDGVRSGNFAGFRQSLGPFFGHVGQNLNLINQLVINPGQLRYSVGPALGC AGGGRIYDFEAAWDAILASSDSSFLNEEYCIVKRLYNSRNSQSNNIAAYITAH LLPPVAQVFHQSAGSITDLLRGVGNGNDATGLVANAQRYIAQAASQVHVYA EHKSHRGEYSVCDSESLWVTDKSSAIDIRGHQVTVLGEIKTGNSPVKQYFYE TRCKEARPVKNGCRGIDDKHWNSQCKTSQTYVRALTSENNKLVGWRWIRI DTSCVCALSRKIGRT
FIBL-linker-NT3 Длина белка=382 MW=41134,1 pl=7,39
MHHHHHHAPSVTINQYSDNEIPRDIDDGKASSVISRAWDYVDDTDKSI AILNVQEILKDMASQGDYASQASAVAQTAGIIAHLSAGIPGDACAAANVINS YTDGVRSGNFAGFRQSLGPFFGHVGQNLNLINQLVINPGQLRYSVGPALGC AGGGRIYDFEAAWDAILASSDSSFLNEEYCIVKRLYNSRNSQSNNIAAYITAH LLPPVAQVFHQSAGSITDLLRGVGNGNDATGLVANAQRYIAQAASQVHVGG GGSGGGGSYAEHKSHRGEYSVCDSESLWVTDKSSAIDIRGHQVTVLGEIKT GNSPVKQYFYETRCKEARPVKNGCRGIDDKHWNSQCKTSQTYVRALTSEN NKLVGWRWIRIDTS CVCALSRKIG RT
FIBL- (NT3) 2 Длина белка=501 MW=54739,0 pl=8,28
MHHHHHHAPSVTINQYSDNEIPRDIDDGKASSVISRAWDYVDDTDKSI AILNVQEILKDMASQGDYASQASAVAQTAGIIAHLSAGIPGDACAAANVINS YTDGVRSGNFAGFRQSLGPFFGHVGQNLNLINQLVINPGQLRYSVGPALGC AGGGRIYDFEAAWDAILASSDSSFLNEEYCIVKRLYNSRNSQSNNIAAYITAH LLPPVAQVFHQSAGSITDLLRGVGNGNDATGLVANAQRYIAQAASQVHVYA EHKSHRGEYSVCDSESLWVTDKSSAIDIRGHQVTVLGEIKTGNSPVKQYFYE TRCKEARPVKNGCRGIDDKHWNSQCKTSQTYVRALTSENNKLVGWRWIRI DTSCVCALSRKIGRTGGGGSGGGGSYAEHKSHRGEYSVCDSESLWVTDKSS AIDIRGHQVTVLGEIKTGNSPVKQYFYETRCKEARPVKNGCRGIDDKHWNS QCKTSQTYVRALTSENNKLVGWRWIRIDTSCVCALSRKIGRT
2. Экспрессия и очистка слитого белка: перенос рекомбинантного вектора экспрессии, полученного на этапе 1, в кишечную палочку BL21, индукция экспрессии при 37°C и разрушение ее ультразвуком. Очистка слитого белка с помощью Ni NTA и его идентификация, чтобы получить слитый белок.
3. Взять соответствующее количество шелка тутового дерева и кипятят его в 0,2% растворе карбоната натрия в течение 30 мин. После извлечения полностью промыть его тройной дистиллированной водой. Повторить этот шаг три раза, чтобы получить шелковое фиброиновое волокно с удаленным внешним серицином, и поместить его в ультрачистый стол для просушки в режиме ожидания.
4. Поместите шелковое фиброиновое волокно в 9М раствор тиоцианата лития для растворения, поместите растворенный раствор в мешок для диализа (остаточная молекулярная масса составляет около 14 кДа) и диализировать тройной дистиллированной водой в качестве диализата в течение 72 часов для получения раствора шелкового фиброина.
5. Шелковое фиброиновое волокно, полученное на этапе 3, вплетают в шелковую фиброиновую сеть с помощью ткацкого станка.
- 3 045448
6. Смешать слитый белок, полученный на этапе 2, и раствор шелкового фиброина, полученный на этапе 4, в определенной пропорции, чтобы получить раствор смешанного белка. Настроить концентрацию смешанного белкового раствора на 5-40%, а массовое соотношение слитого белка и шелкового фиброина - 1:99-50:50. Поместить полотно из шелковой фиброиновой сети, полученной на этапе 5, в форму, залить раствор смешанного белка в форму и лиофилизировать его при температуре -70°C, шелковый фиброин, слитые белки и шелковая фиброиновая сеть перекрестно связываются, образуя нервные каналы.
7. Замачивание в 60% этаноле для деформационной обработки в течение 12 ч, промывание тройной дистиллированной водой и сушка на воздухе, и наконец, получение шелковых фиброиновых нервных трансплантатов с активностью NT-3.
Чертеж (фиг. 1) и статистическая диаграмма (фиг. 2). Фиброин, слитый с NT-3, FIBL, FIBL-NT3, FIBL-linker-NT3, FIBL-(NT3)2 способствует росту аксонов DRG. Статистические данные получают из среднего значения длины аксонов 30 нейронов в каждой группе. Из чертежей видно, что по сравнению с контрольной группой NT3 может способствовать росту аксонов клеток, а FIBL-NT3, FIBL-linker-NT3, FIBL-(NT3) могут более эффективно способствовать росту аксонов.

Claims (9)

1. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с нейротрофическим фактором 3 (NT3), отличающийся тем, что включает следующие этапы:
синтез фрагмента гена, содержащего легкую цепь фиброина шелка и NT-3, соединение его с вектором экспрессии pET-30 и перенос полученного рекомбинантного вектора экспрессии в кишечную палочку BL21 для получения слитого белка;
затем слитый белок и раствор фиброина шелка смешивают для получения раствора смешанного белка, шелковую фиброиновую сеть помещают в форму, раствор смешанного белка заливают в форму для лиофилизации и формирования нервного канала; выполняют деформационную обработку и получают шелковые фиброиновые нервные трансплантаты с активностью NT-3.
2. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.1, отличающийся тем, что шелковая фиброиновая сеть соткана из шелкового фиброина на ткацком станке.
3. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.1, отличающийся тем, что способ создания описанного раствора шелкового фиброина заключается в следующем: шелковое фиброиновое волокно помещают в раствор тиоцианата лития для растворения, а полученный раствор помещают в мешок для диализа и подвергают диализу в тройной дистиллированной воде в течение 60-80 ч для получения раствора фиброина шелка.
4. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.2 или 3, отличающийся тем, что способ создания описанного шелкового фиброинового волокна заключается в следующем: тутовый шелк помещают в раствор карбоната натрия и кипятят в течение менее 20 мин, его полностью промывают тройной дистиллированной водой, и этот этап повторяют от 2 до 4 раз для получения волокон фиброина шелка с удаленным наружным серицином.
5. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.1, отличающийся тем, что концентрация белка в смешанном белковом растворе составляет 5-40%; массовое соотношение слитого белка и фиброина шелка составляет 1:99~50:50.
6. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.1, отличающийся тем, что деформационную обработку проводят замачиванием в 60% этаноле и выдержкой 1014 ч.
7. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.3, отличающийся тем, что у мешка для диализа молекулярная масса перехвата составляет 12-16 кДа.
8. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.1, отличающийся тем, что температура лиофилизации составляет -70°C.
9. Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с NT3, по п.1, отличающийся тем, что концентрация раствора тиоцианата лития составляет 9 моль/л.
EA202292044 2020-05-12 2020-07-24 Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с nt3 EA045448B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010396807.7 2020-05-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA045448B1 true EA045448B1 (ru) 2023-11-27

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107998450B (zh) 人工皮肤及人工皮肤的制备方法和应用
Hernández‐Rangel et al. Collagen based electrospun materials for skin wounds treatment
Kapoor et al. Silk protein-based hydrogels: Promising advanced materials for biomedical applications
US8071722B2 (en) Silk biomaterials and methods of use thereof
Hu et al. Biocompatible fibroin blended films with recombinant human-like collagen for hepatic tissue engineering
JP4463702B2 (ja) 伸縮性コラーゲン成形体、その製造方法および用途
Li et al. Silk fibroin scaffolds with a micro-/nano-fibrous architecture for dermal regeneration
CN111821514B (zh) 一种丝素丝胶蛋白复合膜及其制备方法
Bakhshandeh et al. A review on advances in the applications of spider silk in biomedical issues
WO2004001103A2 (en) Silk biomaterials and methods of use thereof
CN106039416A (zh) 壳聚糖—丝胶蛋白复合生物支架及其制备方法和应用
WO2021227255A1 (zh) 一种融合有nt3的丝素蛋白神经移植物的制备方法
CN111671980B (zh) 一种仿生复合骨支架及其制备方法
Dong et al. Electrospun nanofibrous membranes of recombinant human collagen type III promote cutaneous wound healing
Mohammadzadehmoghadam et al. Electrospinning of silk fibroin-based nanofibers and their applications in tissue engineering
Monzack et al. Natural materials in tissue engineering applications
EA045448B1 (ru) Способ создания шелкового фиброинового нервного трансплантата, слитого с nt3
US20130230573A1 (en) Collagen structures and method of fabricating the same
Das et al. Silk fiber composites in biomedical applications
Wang et al. Degradable allyl Antheraea pernyi silk fibroin thermoresponsive hydrogels to support cell adhesion and growth
CN111777685A (zh) 一种融合有vegf的丝素蛋白移植物及其制备方法
CN105079877B (zh) 丝素蛋白牙周补片及其制备方法
CN114591419B (zh) 一种热水解蛋白及其制备方法和应用
CN117100840A (zh) 丝素融合蛋白在制备皮肤损伤外用产品中的应用
Sokolova et al. The Relation of Biological Properties of the Silk Fibroin/Gelatin Scaffolds with the Composition and Fabrication Technology