[发明专利]一种负载microRNA组织工程支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载microRNA组织工程支架及其制备方法。该方法包括：配置凝胶溶液，利用计算机辅助设计软件构建植入体的三维数字模型，用快速成型设备制备得到具有可控几何外形及内部规则大孔的三维支架；将支架浸泡在交联剂中交联，冷冻干燥得到干态支架。随后将支架浸泡在microRNA溶液中，通过凝胶的吸水溶胀特性吸附microRNA，得到所述负载microRNA组织工程支架。该具有诱导活性的三维多孔支架在组织工程与再生医学领域有应用前景。该方法使用先进的快速成型技术制备组织工程支架，可根据修复部位对植入体的几何外形进行个性化设计，实现精确匹配的目的，达到更好地修复效果。

技术领域

本发明涉及生物医用材料制备技术领域，特别涉及一种负载microRNA组织工程支架及其制备方法。

背景技术

由创伤或病变引起的组织器官缺损或功能障碍是当今威胁人类健康和寿命的重大医学难题。目前临床采用的器官移植来源主要包括自体移植、同种异体移植和异种移植。虽然这些治疗方法已取得一定的疗效，但是仍存在来源有限、免疫排斥反应、伦理等限制，难以满足临床治疗的需求。为了解决这一难题，组织工程得以诞生和发展。简而言之，组织工程可定义为“体外构建、体内重组”，其核心思想为将细胞和生物活性因子选择性的整合到一个可降解的三维支架材料上，体外构建或原位诱导组织再生。诱导干细胞长入支架内部并分化成为特定类型的细胞是实现组织再生的关键。如何更好地将生物活性因子和三维支架协同整合，对调控干细胞行为以及诱导组织再生重建至关重要。

在空间结构上，三维支架要具有与缺失部位相匹配的几何外形，以及可支持细胞长入的内部连通孔隙结构。传统的支架制备方法，如乳液法、粒子粒滤法、相分离法、静电纺丝法等，很难满足上述需求。快速成型技术能够实现支架几何外形及内部孔隙结构的精确调控，更利于植入体的移植以及组织血管的长入。

微小RNA(microRNA)是一类近十年来新发现的进化上高度保守且具有良好稳定性的内源性非编码小分子RNA，具有转录后水平调控基因表达的功能。大量研究表明microRNA在调控机体发育和干细胞分化方面发挥着重要的作用，且特定功能的miRNA可调控干细胞向特定类型分化。相比于目前普遍使用的生长因子，microRNA结构简单、易于合成及操作、不易失活、且能特异性地从基因水平调控细胞的行为，使其成为近十年来医药领域最热门的研究方向之一。将其作为生物活性因子，负载于组织工程3D打印支架上，既能保证支架在三维空间上的空隙结构，同时还能实现生物活性因子对细胞的调控，对构建具有诱导活性的再生修复材料具有重要意义。

目前大部分miRNA用于组织再生修复的研究都还是集中在细胞水平二维层面上诱导干细胞向成骨分化，在组织水平三维层面上miRNA应用到骨组织工程中的研究还较少报道。近来，第四军医大学的陈吉华教授和密歇根大学的Peter Ma教授等人共同发表在Nature Communications的工作(Zhang X.；Li Y.；Chen Y.E.；Chen J.；Ma P.X.,Cell-free 3D scaffold with two-stage delivery of miRNA-26a to regenerate critical-sized bone defects.Nature Communication 2016,7:10376.)，他们开发了一种复合microRNA纳米颗粒的PLGA微球支架，这种携带microRNA的聚合物微球能够启动细胞的修复和骨骼生成机制，诱导创伤附近的现有细胞修补破损的骨骼，药效可以持续一个月以上，证实了负载microRNA的三维支架将来用于骨修复的巨大潜力。然而此系统中所采用的是人工合成的聚合物，相比于天然高分子，这类聚合物有力学强度不足、降解过快、降解产物为酸性产物等缺点。天然高分子由于其一般水溶性较好，可以无需与溶剂溶解的黏结剂结合，具备较好的药物负载和释放能力，能较好的保留药物活性，具有生物相容性好，利于细胞黏附、增殖和分化等优点，被开发做组织工程支架更有潜力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有组织工程支架三维结构和诱导活性方面的不足，提供一种负载microRNA组织工程支架及其制备方法。