本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥。更具體地，涉及一種含鋅生物陶瓷自粘附水凝膠及其制備方法與在預(yù)防和治療室壁瘤中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、心肌梗死(mi)所引發(fā)的心力衰竭已成為一個(gè)嚴(yán)重的臨床綜合征，對(duì)患者的生存率構(gòu)成嚴(yán)重威脅。其中，左心室室壁瘤(va)作為mi晚期的危急并發(fā)癥之一，其病死率較單純mi患者高出50％，對(duì)患者的生命安全構(gòu)成極大威脅。

2、室壁瘤的形成會(huì)導(dǎo)致室壁的反常運(yùn)動(dòng)、室壁變薄、室腔變大以及心臟收縮功能障礙，這些都是心肌梗死走向心衰的關(guān)鍵因素。盡管臨床上對(duì)于室壁瘤后心衰的內(nèi)外科治療已有一定進(jìn)展，但治療效果仍不盡如人意。因此，尋找針對(duì)室壁瘤形成病理生理過(guò)程的新型治療策略顯得尤為迫切。

3、室壁瘤與心衰具有共同的病理機(jī)制，即成纖維細(xì)胞的增殖并轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞以響應(yīng)心肌損傷，進(jìn)而形成無(wú)動(dòng)力學(xué)瘢痕，這一瘢痕會(huì)進(jìn)一步加劇心肌的無(wú)效泵血。無(wú)動(dòng)力學(xué)瘢痕嚴(yán)重影響左心室的收縮功能，并可能引發(fā)血栓、室性心律失常甚至室壁瘤局部破裂等危及生命的狀況。

4、工程化功能性心臟貼片作為一種新型治療手段，由負(fù)載/不負(fù)載細(xì)胞、細(xì)胞因子、藥物等多種活性物質(zhì)的生物材料制備而成。它不僅能為受損心肌提供結(jié)構(gòu)支持，幫助心臟更有效地泵血，還能釋放有效因子刺激心臟細(xì)胞的修復(fù)和再生。然而，僅靠心臟補(bǔ)片提供機(jī)械支撐對(duì)于室壁瘤的修復(fù)治療是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，構(gòu)建能夠緩慢釋放有效生物活性因子的心臟補(bǔ)片，可能為修復(fù)損傷心臟、逆轉(zhuǎn)病理生理過(guò)程以及預(yù)防終末期惡性事件的發(fā)生提供新的治療思路。

5、然而，現(xiàn)有技術(shù)中雖有公開(kāi)硅酸鋅具有促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞血管生成、抑制氧化應(yīng)激和心肌細(xì)胞凋亡作用，達(dá)到改善心臟功能和預(yù)防進(jìn)一步的損傷，但是并未被證實(shí)能夠直接逆轉(zhuǎn)已經(jīng)發(fā)生的心肌病變，如逆轉(zhuǎn)心肌梗死后的成纖維細(xì)胞增殖和激活導(dǎo)致的心室壁變薄。同時(shí)，臨床上常用的心肌保護(hù)藥物如β-受體阻滯劑，雖然能減少心臟負(fù)荷并改善心臟功能，但研究表明其對(duì)于心肌梗死患者的長(zhǎng)期臨床獲益還尚不明確(argulian?e,bangalore?s,messerli?f?h.misconceptions?and?facts?about?beta-blockers[j].the?americanjournal?of?medicine,2019,132(7):816-819.)。

6、綜上所述，亟需研一種能夠治療或預(yù)防室壁瘤的藥物或方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有治療室壁瘤的藥物的治療目標(biāo)是改善減少心臟負(fù)荷并改善心臟功能，但是不能逆轉(zhuǎn)心肌梗死后的心室壁變薄，從而達(dá)到治療室壁瘤的目的缺陷和不足，提供zn2sio4在制備治療和/或預(yù)防室壁瘤藥物中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的目的是提供一種含鋅生物陶瓷水凝膠。

3、本發(fā)明另一目的是提供一種含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠。

4、本發(fā)明另一目的是提供所述含鋅生物陶瓷水凝膠。

5、本發(fā)明又一目的是提供所述含鋅生物陶瓷水凝膠的制備方法。

6、本發(fā)明再一目的是提供所述含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠或所述含鋅生物陶瓷水凝膠在制備治療和/或預(yù)防室壁瘤藥物中的應(yīng)用。

7、本發(fā)明上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

8、本發(fā)明保護(hù)zn2sio4在制備治療和/或預(yù)防室壁瘤藥物中的應(yīng)用。

9、進(jìn)一步地，所述zn2sio4的細(xì)胞給藥濃度是1～50mg/ml。這里主要指zn2sio4在液態(tài)培養(yǎng)基中的濃度。

10、優(yōu)選地，所述zn2sio4的細(xì)胞給藥濃度是1～5mg/ml，更優(yōu)選為2～4mg/ml。

11、本發(fā)明保護(hù)一種含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠，所述含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠包括明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體膠與zn2sio4；

12、其中，所述明膠為非改性明膠或光敏性明膠；所述透明質(zhì)酸為非改性透明質(zhì)酸或光敏性透明質(zhì)酸；至少明膠或透明質(zhì)酸中有一種為光敏性材料。

13、發(fā)明人團(tuán)隊(duì)在前期研究首次闡明了雙生物活性離子(sio32-和zn2+)在促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管生成、抑制心肌細(xì)胞凋亡、保護(hù)心肌細(xì)胞線粒體免受活性氧誘導(dǎo)的損傷等方面表現(xiàn)出優(yōu)秀的協(xié)同作用，而硅酸鋅在細(xì)胞間轉(zhuǎn)化和影響成纖維細(xì)胞增殖和活化等方面的機(jī)制尚未被研究，其效果如何無(wú)法確認(rèn)，對(duì)于能否逆轉(zhuǎn)已經(jīng)病變的室壁瘤更是無(wú)法確認(rèn)，需要進(jìn)一步的探索。

14、本發(fā)明利用具有良好生物相容性、可降解的明膠和透明質(zhì)酸制備了一種含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠，將所得含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠黏附于受損的心臟表面，其中的zn2sio4生物活性陶瓷在原位緩慢釋放生物活性zn2+和sio32-離子，在損傷的室壁區(qū)域局部補(bǔ)充微量元素，能夠逆轉(zhuǎn)心肌梗死后的左心室壁變薄，從而達(dá)到預(yù)防和/或治療室壁瘤的目的。

15、需要說(shuō)明的是，大面積的心肌梗死(左前降支的閉塞導(dǎo)致的左心室壁變薄)后容易導(dǎo)致室壁瘤形成。因此基本只看左心室，很少累及右心室。

16、進(jìn)一步地，所述前體膠通常指的是一種可以轉(zhuǎn)化為膠體或類似膠體形態(tài)的物質(zhì)。這種物質(zhì)在特定的條件下，如紫外光照下，光敏性基團(tuán)如甲基丙烯酰基團(tuán)發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而固化成水凝膠。

17、進(jìn)一步地，所述光敏性明膠包括甲基丙烯酰化明膠。甲基丙烯酰化明膠(gelma)作為最常用的水凝膠材料之一，兼具天然和合成生物材料的特征，具有適于細(xì)胞生長(zhǎng)和分化的三維結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的生物相容性和細(xì)胞反應(yīng)特性，可替代人工基底膜或其他天然膠原蛋白水凝膠。此外，gelma具備良好的快速光固化特性，其機(jī)械性能可調(diào)，聚合物鏈上豐富的活性羧基、羥基、氨基等基團(tuán)可用于共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵改性連接其他粘附性組分，可應(yīng)用于構(gòu)建粘附型水凝膠體系。

18、進(jìn)一步地，所述光敏性透明質(zhì)酸包括甲基丙烯酰化透明質(zhì)酸。透明質(zhì)酸(ha)是構(gòu)成細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，本身就廣泛存在于人體，并且具有低免疫原性，代謝產(chǎn)物明確，生物相容性高，安全性較高。透明質(zhì)酸可以與其他光敏材料結(jié)合，制備成光敏材料。ha的羧基和羥基也可以通過(guò)甲基丙烯酸化生成交聯(lián)的甲基丙烯酰化透明質(zhì)酸(hama)，這種改性透明質(zhì)酸同樣具有光敏性，并且可以進(jìn)一步增加明膠的粘性。

19、作為一種可選的方案，本技術(shù)的透明質(zhì)酸為非改性透明質(zhì)酸。

20、進(jìn)一步地，所述透明質(zhì)酸包括其藥學(xué)上可接受的鹽，如常見(jiàn)的透明質(zhì)酸鈉。

21、進(jìn)一步地，所述含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠，包括如下步驟的制備方法得到：在避光條件下，將明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體膠與zn2sio4充分混勻，即得。

22、優(yōu)選地，所述zn2sio4和明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體膠的混合比為(20～30)：1mg/ml，更優(yōu)選為20：1mg/ml。

23、進(jìn)一步地，所述明膠和透明質(zhì)酸的質(zhì)量比為(5～10)：1，更優(yōu)選為(8～10)：1，最優(yōu)選為10：1。

24、進(jìn)一步地，所述明膠的質(zhì)量濃度為50～300mg/ml，更優(yōu)選為50～100mg/ml，最優(yōu)選為50mg/ml。

25、進(jìn)一步地，所述明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體混合溶液中，所述透明質(zhì)酸的質(zhì)量濃度為5～10mg/ml，更優(yōu)選為5～8mg/ml，更優(yōu)選為5mg/ml。

26、進(jìn)一步地，所述明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體膠由包括如下步驟的制備方法得到：在避光條件下，制備明膠前體膠，往其中加入透明質(zhì)酸，充分混勻，得所述明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體膠。

27、進(jìn)一步地，作為一種常見(jiàn)的實(shí)施方式，所述明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體膠為滅菌處理后的明膠-透明質(zhì)酸水凝膠前體膠。可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，選擇進(jìn)行滅菌處理。

28、進(jìn)一步地，所述滅菌處理為使用無(wú)菌針頭過(guò)濾器滅菌。

29、更進(jìn)一步地，所述無(wú)菌針頭過(guò)濾器的孔徑為220～400nm，優(yōu)選為220nm。

30、進(jìn)一步地，所述明膠前體膠由包括如下步驟的制備方法得到：將明膠和引發(fā)劑溶液在避光條件下充分混勻，得明膠前體膠。

31、進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑包括苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸鋰(lap)。

32、進(jìn)一步地，所述引發(fā)劑的濃度為0.1～0.3％(w/v)，更優(yōu)選為0.25％(w/v)。

33、進(jìn)一步地，所述充分混勻的條件包括振蕩、水浴加熱。

34、進(jìn)一步地，所述水浴加熱的溫度為60～70℃，所述水浴加熱的時(shí)間為20～30min。

35、具體地，所述明膠前體膠由包括如下步驟的制備方法得到：在避光條件下，將明膠和引發(fā)劑溶液混合，振蕩使明膠充分浸潤(rùn)，于60～70℃下水浴加熱溶解20～30min，期間振蕩3～4次，即得明膠前體膠。

36、本發(fā)明保護(hù)一種含鋅生物陶瓷水凝膠，所述含鋅生物陶瓷水凝膠包括明膠-透明質(zhì)酸水凝膠以及負(fù)載于其中的zn2sio4；

37、其中，所述明膠為非改性明膠或光敏性明膠；所述透明質(zhì)酸為非改性透明質(zhì)酸或光敏性透明質(zhì)酸；至少明膠或透明質(zhì)酸中有一種為光敏性材料。

38、本發(fā)明保護(hù)所述含鋅生物陶瓷水凝膠的制備方法，包括如下步驟：將所述含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠在紫外光照射下發(fā)生光交聯(lián)反應(yīng)，即得所述含鋅生物陶瓷水凝膠。

39、本發(fā)明利用具有良好生物相容性、可降解的明膠和透明質(zhì)酸制備了一種含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠，將所得含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠黏附于受損的心臟表面，該水凝膠前體受紫外光固化后粘附于心臟受損部位表面，構(gòu)建一種功能化的水凝膠心臟補(bǔ)片，為心肌梗死損傷后逐漸擴(kuò)大的室壁提供一種力學(xué)支撐。同時(shí)，其中的zn2sio4生物活性陶瓷緩慢釋放生物活性zn2+和sio32-離子，在損傷的室壁區(qū)域局部補(bǔ)充微量元素，起到預(yù)防心肌梗死后室壁瘤形成，改善心肌梗死后的心功能，或者逆轉(zhuǎn)心肌梗死后的左心室壁變薄，從而達(dá)到預(yù)防和/或治療室壁瘤的目的。

40、進(jìn)一步地，所述紫外光的波長(zhǎng)為365～405nm，優(yōu)選為405nm。

41、進(jìn)一步地，所述紫外光照射的距離是8～12cm，優(yōu)選為10cm。

42、進(jìn)一步地，所述紫外光照射的時(shí)間是10～15s，優(yōu)選為10s。

43、本發(fā)明還保護(hù)所述含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠或所述含鋅生物陶瓷水凝膠在制備治療和/或預(yù)防室壁瘤藥物中的應(yīng)用。

44、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

45、本發(fā)明利用具有良好生物相容性、可降解的材料制備了一種含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠，將所得含鋅生物陶瓷水凝膠前體膠涂抹于受損的心臟表面，該水凝膠前體受紫外光固化后粘附于心臟受損部位表面，構(gòu)建一種含鋅生物陶瓷水凝膠。水凝膠良好的伸縮性能適應(yīng)心臟的周期性運(yùn)動(dòng)和應(yīng)變，有效防止心室的無(wú)限擴(kuò)大，并原位緩慢釋放有生物活性的陶瓷離子zn2+和sio32-，有效逆轉(zhuǎn)成纖維細(xì)胞的增殖與轉(zhuǎn)化，起到預(yù)防心肌梗死后室壁瘤形成，改善心肌梗死后的心功能，或者逆轉(zhuǎn)心肌梗死后的左心室壁變薄，從而達(dá)到預(yù)防和/或治療室壁瘤的目的。