一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶及其制备方法和应用

本发明属于生物医学工程，具体涉及一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、心血管疾病(cvd)的患病率和死亡率常年保持上升趋势。虽然cvd患者在药物保守治疗和手术治疗下病情得以缓解，但再住院率和死亡率仍保持较高的复发概率。包括急性心肌梗死(mi)、病理性心肌肥厚、缺血再灌注损伤(iri)和心力衰竭(hf)在内的各种心脏病持续处于高风险状态，严重威胁人类生命，也已成为全社会的重大公共卫生话题。

2、冠状动脉的缺血和缺氧导致心肌细胞(cms)死亡，从而诱发心脏功能异常。在临床上，溶栓、经皮冠状动脉介入和移植可恢复冠状动脉的缺血再灌注损伤。然而，这些方法容易引起心脏较大创伤而造成二次伤害，并存在心脏功能异常再次复发的可能。一旦发生灌注，压力过载(piezo1)和高活性氧(ros)将因心脏微环境中失去机械保护而给cms带来二次伤害。

3、再生心脏疗法采用生物相容性材料和生物组织与核酸、蛋白质和活细胞结合，被认为是为严重缺血再灌注损伤提供个性化精准治疗的理想策略。生物功能水凝胶被广泛用于心脏再生和修复，且可注射水凝胶可能以微创操作方式对心血管疾病进行治疗。目前，可注射水凝胶存在成胶稳定性不足、生物兼容性差和力学性能不可控等缺点，难以实现在生物体内对心脏等器官的治疗和修复。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶。本发明所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶，稳定性高，生物兼容性好，且力学性能可调控，能够通过微创方式注入心包腔形成心脏补片并改善心脏缺血再灌注损伤。

2、本发明提供了一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶，所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶为缺血靶向mir222工程化细胞外囊泡负载的gelma水凝胶；所述缺血靶向mir222工程化细胞外囊泡过表达mir222，表面修饰靶向多肽；所述靶向多肽的氨基酸序列如seq id no.1所示。

3、优选的是，所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶的平均杨氏模量为5～30kpa(14～18kpa)。

4、本发明还提供了上述技术方案所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

5、以a型明胶和甲基丙烯酸酐为原料，制备gelma前驱体；

6、以人脐带间充质干细胞为原料，提取获得huc-msc衍生的细胞外囊泡；将mir222基因转化到huc-msc衍生的细胞外囊泡中，得到mir222工程化细胞外囊泡；将靶向多肽与dope-nhs溶液混合，得到肽链连接剂，浓缩后再与mir222工程化细胞外囊泡混合，得到靶向工程化细胞外囊泡；

7、将gelma前驱体、光引发剂和靶向工程化细胞外囊泡混合进行负载，得到靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶。

8、优选的是，gelma前驱体的制备包括以下步骤：将a型明胶溶解于pbs，得到明胶溶液，将甲基丙烯酸酐滴加到明胶溶液中反应，得到gelma前驱体。

9、优选的是，a型明胶的质量与甲基丙烯酸酐的体积比为5g:(0.2～5)ml。

10、优选的是，所述负载的过程中，以pbs为溶剂制备反应液，gelma前驱体与光引发剂的重量比为(2～8):100，每20μl反应液含靶向工程化细胞外囊泡1×108～5×109个。

11、本发明还提供了上述技术方案所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或上述技术方案所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备修复心肌细胞氧化应激损伤的药物中的应用。

12、本发明还提供了上述技术方案所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或上述技术方案所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备抗心肌细胞凋亡的药物中的应用。

13、本发明还提供了上述技术方案所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或上述技术方案所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备修复心脏缺血再灌注损伤的药物中的应用。

14、本发明还提供了上述技术方案所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或上述技术方案所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备抑制心脏纤维化的药物中的应用。

15、本发明提供了一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶。本发明所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶，稳定性高，生物兼容性好，且力学性能可调控，能够通过微创方式注入心包腔形成心脏补片并改善心脏缺血再灌注损伤，且本发明所述靶向工程化细胞外囊泡(teev)负载的可注射水凝胶能够调控靶向工程化细胞外囊泡在水凝胶中的释放速率，从而实现对缺血再灌注损伤持续修复的能力。本发明靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶的有益技术效果包括：(1)采用可完全生物降解的明胶和天然的细胞外囊泡为原料，无需引入其他难降解的化合物或无机材料进行结构修饰，也无需其他具有毒性分子或试剂的添加，具有良好的生物相容性和机体适应性；(2)利用简单合成的gelma水凝胶和细胞外囊泡制备的可注射水凝胶体系，操作简单、成本低、耗时少，易于实现规模化生产用于心脏治疗；(3)可注射水凝胶采用微创方式注射到心包腔内，利用心包腔充当天然的心脏补片成型模具，从而达到快速高效的治疗目的。本发明制备的teev负载的gelma水凝胶具有良好的生物相容性和机体适应性，可在生物医学工程、再生医学等多个领域具有广泛的应用前景。

16、此外，本发明所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶的使用方法简单便捷、治疗效果显著，可用于心脏缺血再灌注损伤修复。

技术特征：

1.一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶，其特征在于，所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶为缺血靶向mir222工程化细胞外囊泡负载的gelma水凝胶；所述缺血靶向mir222工程化细胞外囊泡过表达mir222，表面修饰靶向多肽；所述靶向多肽的氨基酸序列如seq id no.1所示。

2.根据权利要求1所述的可注射水凝胶，其特征在于，所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶的平均杨氏模量为5～30kpa。

3.权利要求1或2所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，gelma前驱体的制备包括以下步骤：将a型明胶溶解于pbs，得到明胶溶液，将甲基丙烯酸酐滴加到明胶溶液中反应，得到gelma前驱体。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，a型明胶的质量与甲基丙烯酸酐的体积比为5g:(0.2～5)ml。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述负载的过程中，以pbs为溶剂制备反应液，gelma前驱体与光引发剂的重量比为(2～8):100，每20μl反应液含靶向工程化细胞外囊泡1×108～5×109个。

7.权利要求1或2所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或权利要求3～6任一项所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备修复心肌细胞氧化应激损伤的药物中的应用。

8.权利要求1或2所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或权利要求3～6任一项所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备抗心肌细胞凋亡的药物中的应用。

9.权利要求1或2所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或权利要求3～6任一项所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备修复心脏缺血再灌注损伤的药物中的应用。

10.权利要求1或2所述的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶或权利要求3～6任一项所述的制备方法制备得到的靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶在制备抑制心脏纤维化的药物中的应用。

技术总结本发明涉及一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶及其制备方法和应用，属于生物医学工程。本发明提供了一种靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶，所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶为缺血靶向miR222工程化细胞外囊泡负载的GelMA水凝胶；所述缺血靶向miR222工程化细胞外囊泡过表达miR222，表面修饰靶向多肽。本发明所述靶向工程化细胞外囊泡负载的可注射水凝胶能够通过微创方式注入心包腔形成心脏补片并改善心脏缺血再灌注损伤。技术研发人员：肖俊杰,王永涛,臧诗慧,侯岩,周秋莲,孟丹妮,宋佳欣,史晓慧受保护的技术使用者：上海大学技术研发日：技术公布日：2024/11/21