一种递送间充质干细胞的水凝胶及其制备方法与应用

本发明属于生物医学，具体涉及一种递送间充质干细胞的水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、炎症性肠病（ibd）涉及炎症反应、免疫失衡、活性氧过量积累、肠道菌群紊乱、代谢异常、黏液层破坏和肠上皮屏障损伤等多种病理因素，单纯抑制炎症难以实现充分的黏膜修复。特别是对于活动期肠黏膜损伤，临床仍缺少兼具局部滞留、抗氧化、抗炎、屏障修复和微生态调节能力的综合性治疗材料。此外，肠道炎症微环境导致单独使用的间充质干细胞易被快速清除、局部停留时间短、氧化应激降低细胞活性、难以对病灶产生持续作用。水凝胶递送体系已成为有效递送干细胞并改善其局部存活和功能的关键方向。

2、然而，现有用于干细胞或活性因子递送的水凝胶体系仍难以同时满足可注射性、体温原位成胶、局部滞留、细胞保护和持续治疗等多重需求。部分体系主要递送条件培养基、细胞外囊泡或单一因子，难以实现类似活性干细胞对炎症微环境的动态响应和持续旁分泌调控；部分复合水凝胶需引入多种聚合物、蛋白或额外交联组分，导致材料组成复杂、标准化制备和安全评价困难。此外，现有材料多侧重物理包载，缺乏主动清除活性氧的功能，对炎症氧化应激环境调控不足。针对炎症性肠病中炎症、氧化应激、屏障损伤和菌群紊乱等多种因素影响，亟需开发一种组成简单、可注射、可原位成胶，并兼具抗氧化、细胞保护、局部滞留及黏膜修复潜力的功能化热敏水凝胶递送平台。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种递送间充质干细胞的水凝胶及其制备方法与应用，旨在解决现有水凝胶递送体系难以同时兼顾可注射原位成胶、材料组分安全性与质量可控性、活性氧清除能力、活性干细胞长期存活与动态分泌、黏膜屏障修复，以及肠道菌群和代谢微环境调控等技术问题。此外，还有利于将细胞局部固定于水凝胶网络，并降低细胞随腔内容物快速流失的可能性。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供一种递送间充质干细胞的水凝胶，包括以下组分：酚酸接枝的壳聚糖衍生物、间充质干细胞、溶剂；

4、所述酚酸接枝的壳聚糖衍生物的质量体积浓度为3 % ~ 6 %，w/v；

5、所述间充质干细胞密度为1×104~ 1×108cells/ml。

6、本发明的第二个方面，提供第一方面所述水凝胶的制备方法，包括如下步骤：溶解酚酸接枝的壳聚糖衍生物获得酚酸接枝的壳聚糖衍生物溶液；在低温条件下，将酚酸接枝的壳聚糖衍生物溶液与间充质干细胞混合，分散，即得；

7、所述酚酸接枝的壳聚糖衍生物溶液质量体积百分比浓度为2 % ~ 10 %，g/ml，优选为3 % ~ 6 %，g/ml，更优选为5 %，g/ml；

8、所述低温条件的温度为0 ℃~8 ℃，优选4 ℃。

9、本发明的第三个方面，提供第一方面所述的水凝胶和/或第二个方面所述制备方法制备的水凝胶在制备预防、缓解或治疗炎症性肠病/结肠炎的产品中的应用，所述结肠炎为急性结肠炎。

10、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

11、（1）本发明的水凝胶材料兼具可注射性和体温原位成胶性能，可以直接递送间充质干细胞。所述水凝胶以酚酸改性壳聚糖为主要成胶材料，无需额外加入化学交联剂、可溶性细胞外基质或其他成胶聚合物，即可在适宜溶剂中形成水凝胶前体溶液。该前体溶液在低温下保持流动状态，在接近体温条件下发生溶胶-凝胶转变，并具有剪切变稀特性，适合通过注射、灌注、导管递送或局部涂覆等方式使用。

12、（2）本发明提高了酚酸抗氧化基团在水凝胶体系中的稳定性和局部持续作用能力。与游离酚酸或物理混合酚酸相比，本发明通过共价接枝方式将酚酸基团引入羟丁基壳聚糖分子链，可减少酚酸分子在体液环境中的快速扩散和流失，使抗氧化基团稳定存在于水凝胶网络中，从而赋予材料持续自由基清除和炎症微环境调节能力。

13、（3）本发明有利于提高间充质干细胞的局部递送效率和持续治疗能力。所述水凝胶前体溶液可在低温下与间充质干细胞均匀混合，并在给药后于目标组织或黏膜部位原位成胶，从而减少细胞直接给药后的快速流失。形成的三维水凝胶网络可为细胞提供局部支撑和保护环境，同时酚酸基团提供的抗氧化作用有助于降低炎症及氧化应激微环境对细胞的不利影响，从而利于维持间充质干细胞的旁分泌和免疫调节功能。

14、（4）本发明能够实现材料功能与细胞功能的协同作用。酚酸改性羟丁基壳聚糖水凝胶可提供局部滞留、抗氧化和黏膜表面保护作用，间充质干细胞则具有旁分泌、免疫调节和组织修复潜力。二者结合后，可在局部形成兼具细胞保护、炎症调节和屏障修复支持作用的递送系统，从而提高其在炎症黏膜或局部组织损伤环境中的应用效果。

15、（5）本发明有利于改善肠道菌群及代谢微环境。所述水凝胶递送系统通过在炎症黏膜部位实现局部滞留、抗氧化保护、炎症调节和黏膜屏障修复，可改善肠道局部微环境，降低炎症和氧化应激对肠道菌群稳态及代谢功能的不利影响，从而有利于促进肠道菌群组成和代谢微环境的恢复。该效果可与间充质干细胞的免疫调节和组织修复作用相互配合，进一步增强对炎症性肠病或其他黏膜炎症损伤的综合干预效果。

16、（6）本发明的水凝胶体系组成相对简单，有利于质量控制和规模化制备。所述水凝胶以酚酸接枝羟丁基壳聚糖作为主要成胶材料，减少了多种天然基质、复合聚合物或交联剂共同使用所带来的原料批次差异、配比波动和质量控制难度。通过调节羟丁基壳聚糖的分子量、羟丁基取代度、酚酸种类、接枝程度和水凝胶浓度，可进一步调控材料的溶解性、成胶温度、黏度、抗氧化能力和局部滞留性能。

1.一种递送间充质干细胞的水凝胶，其特征在于，包括以下组分：酚酸接枝的壳聚糖衍生物、间充质干细胞、溶剂；

2.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述酚酸选自单酚酸或多酚酸；所述单酚酸选自阿魏酸、丁香酸、香草酸、对羟基苯甲酸及其盐、酯、酰胺或其他衍生物中的一种；所述多酚酸选自没食子酸、咖啡酸、原儿茶酸、绿原酸、迷迭香酸、龙胆酸、丹参素及其盐、酯、酰胺或其他衍生物中的一种；

3.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶还包括抗炎药物、细胞因子、生长因子、免疫调节因子、抗炎因子、抗氧化剂、代谢调节剂、外泌体、蛋白药物、小分子药物、生理上可接受的溶剂、缓冲液、渗透压调节剂或稳定剂。

4.如权利要求1-3任一项所述水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：溶解酚酸接枝的壳聚糖衍生物获得酚酸接枝的壳聚糖衍生物溶液；在低温条件下，将酚酸接枝的壳聚糖衍生物溶液与间充质干细胞混合，分散，即得；

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酚酸接枝的壳聚糖衍生物的制备方法，包括如下步骤：

6. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，酚酸接枝的壳聚糖衍生物的制备过程中，所述壳聚糖衍生物溶液的质量体积浓度为0.2 % ~ 5 %，g/ml；优选为0.5% ~ 2%，g/ml；更优选为1%，g/ml；

7. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，酚酸接枝的壳聚糖衍生物的制备过程中，过氧化氢的最终浓度为1 ~ 50 mm，优选为5 ~ 30 mm，更优选为10 mm；

8. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，酚酸接枝的壳聚糖衍生物的制备过程中，反应温度为4 ℃ ~ 40 ℃，优选为20 ℃ ~ 25 ℃，更优选为25 ℃；反应时间为2 h ~36 h，优选为12 h ~ 24 h，更优选为24 h。

9.如权利要求1-3任一项所述水凝胶和/或如权利要求4-8任一项所述的制备方法制备的水凝胶在制备预防、缓解或治疗炎症性肠病/结肠炎的产品中的应用，其特征在于，所述结肠炎为急性结肠炎。

10.如权利要求9所述应用，其特征在于，所述产品包括医用材料、药物组合物、细胞治疗产品、组织修复材料或药械组合产品。