本发明涉及组织工程,具体涉及一种靶向notch信号水凝胶及其制备方法与应用。
背景技术:
1、本节中的陈述仅提供与本申请公开相关的背景信息,并且可能不构成现有技术。
2、牙髓组织再生在口腔医学领域具有重要意义,而快速血管化重建在提高牙髓再生成功率方面发挥着关键作用;但由于牙齿的解剖结构特殊,目前组织工程手段很难通过根尖孔狭窄限制、建立有效的血供支持牙髓再生。
3、水凝胶材料加载血管内皮生长因子(vegf)是促进血管化快速重建的传统手段。vegf是介导血管生成的关键因子,但同时vegf也参与许多血管生成依赖性疾病的发病及其进展,包括癌症、某些炎性疾病以及糖尿病视网膜病变等。因此vegf的负载与释放需受到剂量和时空水平的精确调节,在血管成熟后应抑制vegf的释放水平,从而控制血管内皮细胞的过度生长,减少过多营养和氧气局部聚集引起的病理性血管增生。但是,现有的载细胞水凝胶技术均无法达到对vegf的精确控释。
技术实现思路
1、本发明的目的在于:针对目前血管生成难以精准调控的问题,提供了一种靶向notch信号水凝胶及其制备方法与应用,通过生物材料固载notch通路配体来作为一种“限释”的方式,突破了传统支架“控释”生长因子的难题,具有精确调控细胞行为的优势。
2、本发明的技术方案如下:
3、提供一种靶向notch信号水凝胶,固载有notch信号通路配体,所述notch信号通路配体为:jagged1、jagged2、delta1、delta3或delta4。
4、notch信号通路是血管形成的重要调控途径,参与血管形成,并能够在血管生成过程发挥负反馈作用,防止血管过度生成。notch通路配体jagged1可以通过点击化学的方式固载于生物支架中,实现靶向notch信号的精确调控。因此,构建基于靶向精确调控jagged1/notch通路的水凝胶,提供了一种实现再生牙髓的快速血管化重建的新途径。
5、根据一种优选的实施方式,jagged1的负载浓度为0.25μg/ml-4μg/ml。
6、根据一种优选的实施方式,jagged1的负载浓度为0.5μg/ml-1μg/ml。
7、根据一种优选的实施方式,jagged1的负载浓度为1μg/ml。
8、本发明进一步还提供一种靶向notch信号水凝胶的制备方法,包括如下步骤:
9、步骤1:使用点击化学法将fc-jagged1重组蛋白通过g蛋白固载于纤维蛋白水凝胶中。
10、根据一种优选的实施方式,步骤1具体包括如下子步骤:
11、步骤1.1:将sulfo-smcc加入纤维蛋白原储备溶液中,搅拌10-30分钟,至粉末完全溶解,然后在室温下孵育1-3小时;
12、步骤1.2:将上述反应混合物在蒸馏水中在3.5kda mw截止透析袋中透析12-24小时,以获得马来酰亚胺官能化的纤维蛋白原;
13、步骤1.3:半胱氨酸-g蛋白与fc-jagged1共孵育,形成g蛋白-jaggged1复合体;
14、步骤1.4:将上述溶液在30kda超滤膜中以1500×g离心,然后用pbs洗涤3次以去除未结合的g蛋白并浓缩g蛋白-jagged1复合体;
15、步骤1.5:将获得的g蛋白-jagged1加入马来酰亚胺官能化的纤维蛋白原溶液中,与纤维蛋白聚合混合,形成jagged1修饰的纤维蛋白水凝胶。
16、fc-jagged1是一种fc融合蛋白,是利用基因工程等技术将具有生物活性的jagged1蛋白片段与免疫球蛋白igg的fc段融合而产生的新型重组蛋白。这种融合蛋白具有抗体的特性。我们利用这种抗体特性,将fc片段与g蛋白特异性结合,g蛋白通过硫化修饰,再与smcc交联反应接枝到水凝胶材料中。这种方法既可以保留蛋白质的活性,又可以在生物材料中很好的暴露蛋白活性片段,使蛋白具有方向性,这样的点击化学的负载方式相较其它负载方式例如化学接枝法可以更有效的激活notch通路。
17、notch信号通路是一种相邻细胞之间相互作用的短程信号转导通路,通路的激活需要细胞直接接触其配体,因此只有固载的配体才能有效激活细胞的notch通路。
18、根据一种优选的实施方式,步骤1具体包括如下子步骤:
19、步骤1.1:将0.4mg/ml的edc和0.6mg/ml的nhs蛋白交联剂与g蛋白溶液在室温下混合1h,加入fc-jagged1,4℃孵育过夜;
20、步骤1.2:所得溶液经30kda超滤管离心1500×g,pbs洗涤并浓缩,获得edc/nhs交联的g蛋白-jagged1;
21、步骤1.3:将edc/nhs交联的g蛋白-jagged1加入至纤维蛋白水凝胶,37℃孵育1h,制备出jagged1修饰的纤维蛋白水凝胶。
22、本发明进一步还提供一种靶向notch信号水凝胶在缺损组织再生中的应用。
23、根据一种优选的实施方式,缺损组织为血管化组织、牙髓、骨、脂肪等。
24、与现有的技术相比本发明的有益效果是:
25、1、一种靶向notch信号水凝胶,具有良好的流变力学、溶胀率、降解性,负载配体jagged1能够有效激活细胞的notch通路,促进快速的血管形成,并且能够有效避免血管过度形成,为缺损组织的恢复建立有利的环境;相较负载vegf,具有更好的避免血管病理性增生的作用;
26、2、一种靶向notch信号水凝胶的制备方法,流程简单可控、耗时较短;
27、3、一种靶向notch信号水凝胶的应用,能够用于激活notch信号途径,通过对不同负载浓度进行生物相容性评估,选取最佳负载浓度,保证了notch信号水凝胶的生物安全性,在血管化组织再生中方面均可广泛应用。
1.一种靶向notch信号水凝胶,其特征在于,固载有notch信号通路配体,所述notch信号通路配体为:jagged1、jagged2、delta1、delta3或delta4。
2.根据权利要求1所述的一种靶向notch信号水凝胶,其特征在于,所述notch信号通路配体为jagged1,jagged1在水凝胶上的负载浓度为0.25μg/ml-4μg/ml。
3.根据权利要求2所述的一种靶向notch信号水凝胶,其特征在于,jagged1的负载浓度为0.5μg/ml-1μg/ml。
4.根据权利要求2或3所述的一种靶向notch信号水凝胶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
5.根据权利要求4所述的一种靶向notch信号水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤1具体包括如下子步骤:
6.根据权利要求4所述的一种靶向notch信号水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤1具体包括如下子步骤:
7.如权利要求1-3任一项所述的一种靶向notch信号水凝胶在缺损组织再生中的应用。
8.根据权利要求7所述的一种靶向notch信号水凝胶在缺损组织再生中的应用,其特征在于,所述缺损组织为血管化组织、牙髓、骨或脂肪。
