[发明专利]一种用于治疗心肌梗死的可注射性心肌组织工程产品

说明书

技术领域

本发明属于组织工程与再生医学领域，涉及一种基于OPF水凝胶和促血管生长因子的心 肌组织工程产品，特别是涉及一种以低聚乙二醇延胡索酸酯(OPF)水凝胶为载体携带装载 促血管生长因子的明胶微粒并可用于治疗心肌梗死的产品。

发明背景

世界上动脉粥样硬化引起的冠状动脉疾病是发病率和死亡率的主要原因，其中以心梗发 生最为严重。尽管人们在心梗治疗方面已经取得了很大进展，但是心梗后心肌细胞不能再生、 左室重构和心脏功能的损害仍然是心衰的主要原因。

促血管生长因子包括VEGF、FGF、PDGF等家族及它们的亚型，通过特定的受体促进血 管生成。VEGF主要作用于内皮细胞。bFGF是细胞增生、活力、分化和存活有力的调节基因， 在调解包括内皮细胞在内的靶细胞的生长具有很大作用。bFGF在体内选择刺激血管的发生。 PDFG主要作用于包括周细胞和血管平滑肌细胞在内的血管周细胞，PDGF-BB起稳定新生血 管作用。

促血管生长因子可促进处于细胞增生和分化的不同阶段的组织再生，促进血管的发生， 从而对损伤部位的修复和再生有很大作用，但是这种作用在体内不是总是达到的，其原因之 一是生长因子在机体具有非常短的半衰期和较快的扩散而不能保持其生物活性，因此，必须 解决生长因子在体内的缓慢释放问题以加强其作用。

基于材料使促血管生长因子在体内缓释的方法是一种很有前景的方法。先前研究报道各 种载体如明胶水凝胶、纤维蛋白水凝胶和Matrigel等携带促血管生长因子应用于缺血机体并 促进缺血局部血管生成和改善缺血局部功能起很大作用。

低聚乙二醇延胡索酸酯(oligo(poly(ethylene glycol)fumarate)hydrogels(OPF))是一种具 有良好生物相容性与可生物降解能力的新型生物材料。OPF是一种水溶性大单体，由聚乙二 醇和延胡索酸酯交替组成，具有很好的亲水性。OPF水凝胶能够携带多种不同的生物分子， 是一种优良的可注射性载体。有研究报道，OPF水凝胶能够用来作为生物活性因子的递送载 体来促进软骨的再生。含有TGF-β1的明胶微粒在OPF水凝胶中耐受性良好，在14周兔中，表 现出极好的骨软骨缺损修复效果。在其他实验中，OPF水凝胶中的明胶微粒装载了不止一种 生长因子来维持空间与时间的控制释放。带电荷的生物活性分子与OPF水凝胶中带相反电荷 的明胶微粒作用，生物活性分子释放的主要机制是明胶微粒被周围细胞分泌的酶类降解，使 得在修复过程中完成所需的局部递送。术后12周，在兔骨软骨缺损部位观察到OPF的完全降 解，携带胰岛素样生长因子IGF-1的OPF水凝胶较单纯的OPF水凝胶具有更好的骨软骨修复效 果。目前OPF水凝胶主要应用于软骨及骨组织工程，但以其作为生物载体，携带生长因子治 疗心梗的产品至今尚未见报道。

发明内容

本产品首次采用OPF水凝胶作为生物载体携带装载促血管生长因子的明胶基质构建可注 射性组织工程心肌产品，将其注射到跳动的心脏缺血损伤心肌内，以达到促血管生长因子在 体内缓慢释放，并保持较好生物活性，促进心梗部位毛细血管网和小动脉的产生，并促进成 肌纤维的产生，改善局部缺血组织的血流，修复大面积心梗疤痕并且改善心脏功能的目的。

因此，本发明的第一个发明目的是为心梗治疗提供一种新的产品，具体地说，提供一种 促血管生长因子的可注射性组织工程产品。

在一个具体实施方案中，所述的可注射性组织工程产品是由促血管生长因子、明胶微粒 和OPF组成的水凝胶复合物；其中，带电荷的明胶微粒先与带相反电荷的促血管生长因子形 成离子络合物，然后再与OPF交联形成可注射的OPF水凝胶，从而使OPF水凝胶被注射到 体内后，短时间内凝结为固态。明胶微粒可以是碱性明胶微粒或酸性明胶微粒。

在另一个具体实施方案中，促血管生长因子可以是已有的任何促血管生长因子，例如， 包括FGF、VGEF、PDGF在内的所有促血管生长因子。其中，FGF是包含aFGF、bFGF等 在内的FGF家族；VEGF是包括VEGF-A、VEGF-B等在内的VEGF家族；PDGF包括 PDFG-AA、PDGF-AB、PDGF-BB等在内的PDGF家族。还在另一个具体实施方案中，既可 使用单一促血管生长因子与明胶微粒和OPF来制备可注射性组织工程产品，也可联合使用上 述任意两种或多种促血管生长因子与明胶微粒和OPF来制备可注射性组织工程产品。