[发明专利]一种富含外泌体的水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种富含外泌体的水凝胶及其制备方法和应用，属于组织工程技术领域。本发明提供的富含外泌体的水凝胶由外泌体与明胶/海藻酸钠/羧甲基壳聚糖水凝胶经氯化钙交联得到。本发明还提供了上述富含外泌体的水凝胶的制备方法。本发明制备得到的富含外泌体的水凝胶可移植入海绵体神经损伤部位，通过外泌体发挥干细胞的调节功效，作用于损伤部位，改善CNI导致的勃起功能障碍。

技术领域

本发明属于组织工程技术领域，尤其涉及一种富含外泌体的水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

前列腺癌根治术导致的海绵体神经损伤(cavernous nerve injury，CNI) 是术后阴茎勃起功能障碍(Erectile Dysfunction，ED)的根本原因。尽管近几年相关技术和解剖学研究取得了一定进展，尤其是保留海绵体神经的技术已被用于避免性功能障碍，但ED仍然是前列腺癌根治术的主要并发症。

组织工程(tissue engineering)，是一门以细胞生物学和材料科学相结合，进行体外或体内构建组织或器官的新兴学科。将体外扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物材料(支架)按一定的比例混合，使细胞黏附在生物材料(支架)上形成细胞-材料复合物；将该复合物植入机体的组织或器官病损部位，随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收，植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质，最终形成相应的组织或器官，从而达到修复创伤和重建功能的目的。

生物材料支架是组织工程的核心内容之一。生物材料支架所形成的三维结构在客观上要求需要具有一定的机械强度、降解性能、孔隙率、良好的表面活性及生物组织相容性等特点。所以，惰性生物材料的选择尤为重要。海藻酸钠(sodium alginate，SA)是一种天然多糖，具有成本效益高、吸水率高、生物相容性高、易于加工等优点，已广泛应用于生物医学和组织工程技术；壳聚糖(carboxymethyl chitosan，CMCS)为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌等特点，广泛应用于医用可吸收材料与组织工程载体材料等领域；明胶(Gelatin，Gel)，是一种大分子的亲水胶体，增强了凝胶强度。

间充质干细胞疗法在再生医学有着重要的研究前景。然而，考虑到MSCs 可能造成的代谢的不稳定性，体内增殖的不可控性以及受损微环境的存活问题。MSCs来源的膜性微囊泡外泌体(MSC-derived exosomes，MSC-Exos) 是干细胞研究领域的热点话题。所有培养的细胞类型均可分泌外泌体 (Exosomes，Exos)，Exos作为纳米级粒子，具有体积小可快速穿过细胞间隙到达目标，并且具备干细胞相似的生物学功能，又比干细胞利于储存，适合大规模生产。已有研究表明，MSC-Exos治疗能显著减轻SD大鼠CNI，改善勃起功能。但现有技术在采用MSC-Exos治疗阴茎海绵体神经损伤性勃起功能障碍是通过阴茎海绵体注射方式，注射中使用到的针头插入以及动脉夹阻断血液循环的治疗过程，仍存在微创损伤以及MSC-Exos体内流失的可能性，MSCs的效益较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种富含外泌体的水凝胶，可在海绵体神经损伤部位通过外泌体发挥干细胞的调节功效，改善勃起功能。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种富含外泌体的水凝胶，由外泌体与明胶/海藻酸钠/羧甲基壳聚糖水凝胶经氯化钙交联得到。

优选的，所述外泌体包括成体干细胞来源的外泌体。

优选的，水凝胶体系中，外泌体终浓度为5×10⁷～5×10⁹个/ml，明胶终浓度为0.05～0.15g/mL，海藻酸钠终浓度为0.005～0.02g/mL，羧甲基壳聚糖终浓度为0.01～0.03g/mL。