本發明涉及生物醫藥，具體涉及金納米顆粒在制備誘導干細胞分化產品中的應用。

背景技術：

1、脊髓損傷?(sci)?是一種嚴重的致殘性神經系統疾病，會導致中樞神經系統(cns)?永久性和退化性損傷,癥狀包括行動不便、疼痛和自主神經功能障礙，給患者、家庭和社會帶來沉重的經濟負擔，是最具挑戰性的全球性醫學問題。sci后神經元軸突的斷裂、神經元的死亡導致神經環路的功能障礙，從而導致感覺和運動控制喪失。因此促進軸突再生，髓鞘化軸突，重建神經回路是治療的重點。雖然近年來研究人員開發了多種新的治療方法，但尚無有效療法可以治愈或逆轉脊髓損傷。其中細胞療法和干細胞療法被認為是促進功能恢復的有希望的候選療法，干細胞療法主要依賴于自我更新和分化能力，其中神經干細胞在眾多類型干細胞中脫穎而出。但是神經干細胞移植后在體內分化過程中，同樣更傾向于分化成更多的星形膠質細胞而非神經元，造成膠質增生，進一步阻礙軸突再生。

2、研究表明，細胞的電活動可以通過激活細胞膜受體、離子轉運通道或細胞內通訊在早期神經的增殖、遷移和分化中起著至關重要的作用。并且通過外部電源和經皮導線傳遞的體內電刺激已被證明對周圍神經的再生或其它疾病的恢復有顯著的促進作用。傳統的電刺激涉及植入連接到外部供電設備的電源和電線，可能會導致額外的傷害，炎癥和感染風險。而且，很難精確地對單個細胞施加電刺激實現控制和促進神經干細胞的分化方向和速度。因此為了避免在組織中使用外部導線，實現無線電刺激是有必要的。無線電刺激可分為三種：壓電刺激、光電刺激、電磁感應刺激，但光電刺激中光在生物組織中的穿透深度有限、壓電刺激做超聲波在不同組織或成分之間的界面上會急劇衰減限制了其在脊髓損傷治療中的應用。與此不同，磁場與生物分子的相互作用很弱，可以穿透人體深處而不衰減，為此可實現真正的非侵入性和遠程產生原位電刺激來調控神經干細胞分化方向，同時已有研究證明其在sci修復中具有促進軸突再生和神經功能恢復的潛力。然而細胞外電刺激受到培養基電阻、膜電容等外界因素的干擾效果會減弱。而胞內電信號更有效地改善了干細胞神經分化效果，并通過提高電壓依賴性離子通道的活性加快分化后神經元的電生理功能成熟。然而，給予細胞胞內電刺激勢必會使細胞產生活性氧，異常高水平的活性氧的產生會使神經干細胞產生神經毒性和功能障礙。但正常有氧代謝過程中產生的ros又能作為分子調節劑對神經干細胞的分化具有促進作用。因此，如何既能給與細胞胞內電刺激，又能控制ros的水平，使其在正常范圍內衣促進細胞分化并向神經元分化，是需要解決的問題。

技術實現思路

1、針對上述現有技術，本發明的目的是提供金納米顆粒在制備誘導干細胞分化產品中的應用。本發明利用干細胞可以胞吞金納米顆粒（ms-au?nps）的能力，使干細胞吞噬多殼層金納米顆粒，在施加磁場進行電磁感應，使金納米顆粒產生感應電流進而刺激干細胞向神經元分化，從而實現干細胞的胞內電刺激。本發明采用的多殼層金納米顆粒可以控制細胞胞內電刺激，不會產生異常高水平的活性氧，所產生得活性氧滿足促進干細胞分化所需的量。本發明為干細胞胞內電刺激向神經元分化提供了新的思路。

2、為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、本發明提供金納米顆粒在制備誘導干細胞分化產品中的應用，所述金納米顆粒為具有層結構的金納米顆粒；將金納米顆粒和干細胞混合并靜置，待干細胞吞噬金納米顆粒后，將干細胞置于旋轉磁場下，對干細胞進行胞內電刺激，實現干細胞向神經元分化。

4、優選的，所述具有層結構的金納米顆粒為多殼層金納米顆粒；所述多殼層金納米顆粒由以下方法制備：

5、（1）通常將蒸餾水和三聚氰胺混合并加熱攪拌，加入haucl4?4h2o溶液并攪拌至透明溶液變為黃色，離心得到黃色產物，洗滌、干燥得到膠體球；

6、（2）將膠體球分散到混合溶液中，加入聚對苯乙烯磺酸鈉，最后快速加入nabh4水溶液并攪拌，離心、洗滌、干燥得到多殼層金納米顆粒。

7、優選的，步驟（1）中，所述蒸餾水、三聚氰胺和haucl4?4h2o溶液的加入量之比為100ml:50mg:6ml；所述haucl4?4h2o溶液的濃度為0.024m；所述加熱的溫度為70℃。

8、優選的，步驟（2）中，所述混合溶液由乙二醇和水按10：3的體積比混合得到；所述膠體球、混合液、聚對苯乙烯磺酸鈉和nabh4水溶液的加入量之比為10mg:78ml:20mg:2ml；所述nabh4水溶液的濃度為25mg/ml。

9、優選的，所述金納米顆粒和干細胞混合為：將金納米顆粒加入分化培養基中得到金納米溶液，將干細胞加入增殖培養基中，然后加入培養皿中，待干細胞貼壁，移除增殖培養基，加入金納米溶液。

10、優選的，所述金納米溶液的濃度為20~80μg/ml。

11、優選的，所述金納米溶液的濃度為40μg/ml。

12、優選的，所述旋轉磁場的轉速為400~600?rpm；所述旋轉磁場的磁場強度為0.1~1特斯拉；旋轉磁場誘導金納米顆粒產生的感應電動勢為0.1~10mv。

13、優選的，所述旋轉磁場的轉速為500?rpm；旋轉磁場誘導金納米顆粒產生的感應電動勢為2~4mv。

14、優選的，所述靜置的時間≥4h。

15、優選的，所述干細胞為神經干細胞；所述干細胞向神經元分化為干細胞向多巴胺能神經元和乙酰膽堿能神經元分化。

16、優選的，所述應用包括加速干細胞的神經分化，提高干細胞向神經元分化的比例。

17、優選的，所述誘導干細胞分化產品包括誘導干細胞向神經元分化的產品、脊髓損傷修復藥物、神經退行性疾病修復藥物。

18、本發明的有益效果：

19、（1）本發明利用干細胞可以胞吞金納米顆粒的能力，使干細胞吞噬多殼層金納米顆粒，在施加磁場進行電磁感應，使金納米顆粒產生感應電流進而刺激干細胞向神經元分化，從而實現干細胞的胞內電刺激。本發明采用的多殼層金納米顆粒可以控制細胞胞內電刺激，不會產生異常高水平的活性氧，所產生得活性氧滿足促進干細胞分化所需的量。本發明為干細胞胞內電刺激向神經元分化提供了新的思路。

20、（2）本發明在治療脊髓損傷時，利用電磁感應產生感應電流，避免使用外接導線造成二次損傷或感染等不利影響，促進功能恢復。

技術特征：

1.金納米顆粒在制備誘導干細胞分化產品中的應用，其特征在于，所述金納米顆粒為具有層結構的金納米顆粒；將金納米顆粒和干細胞混合并靜置，待干細胞吞噬金納米顆粒后，將干細胞置于旋轉磁場下，對干細胞進行胞內電刺激，實現干細胞向神經元分化。

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述具有層結構的金納米顆粒為多殼層金納米顆粒；所述多殼層金納米顆粒由以下方法制備：

3.根據權利要求2所述的應用，其特征在于，步驟（1）中，所述蒸餾水、三聚氰胺和haucl4?4h2o溶液的加入量之比為100ml:50mg:6ml；所述haucl4?4h2o溶液的濃度為0.024m；所述加熱的溫度為70℃。

4.根據權利要求2所述的應用，其特征在于，步驟（2）中，所述混合溶液由乙二醇和水按10：3的體積比混合得到；所述膠體球、混合液、聚對苯乙烯磺酸鈉和nabh4水溶液的加入量之比為10mg:78ml:20mg:2ml；所述nabh4水溶液的濃度為25mg/ml。

5.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述金納米顆粒和干細胞混合為：將金納米顆粒加入分化培養基中得到金納米溶液，將干細胞加入增殖培養基中，然后加入培養皿中，待干細胞貼壁，移除增殖培養基，加入金納米溶液。

6.根據權利要求5所述的應用，其特征在于，所述金納米溶液的濃度為20~80μg/ml。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，所述金納米溶液的濃度為40μg/ml。

8.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述旋轉磁場的轉速為400~600?rpm；所述旋轉磁場的磁場強度為0.1~1特斯拉；旋轉磁場誘導金納米顆粒產生的感應電動勢為0.1~10mv。

9.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述干細胞為神經干細胞；所述干細胞向神經元分化為：干細胞向多巴胺能神經元和乙酰膽堿能神經元分化。

10.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述誘導干細胞分化產品包括誘導干細胞向神經元分化的產品、脊髓損傷修復藥物、神經退行性疾病修復藥物。

技術總結
本發明公開了金納米顆粒在制備誘導干細胞分化產品中的應用，屬于生物醫藥技術領域。所述金納米顆粒為具有層結構的金納米顆粒；將金納米顆粒和干細胞混合并靜置，待干細胞吞噬金納米顆粒后，將干細胞置于旋轉磁場下，對干細胞進行胞內電刺激，實現干細胞向神經元分化。本發明利用干細胞可以胞吞金納米顆粒的能力，使干細胞吞噬多殼層金納米顆粒，在施加磁場進行電磁感應，使金納米顆粒產生感應電流進而刺激干細胞向神經元分化，從而實現干細胞的胞內電刺激。多殼層金納米顆粒可以控制細胞胞內電刺激，不會產生異常高水平的活性氧，所產生的活性氧滿足促進干細胞分化所需的量。本發明為干細胞胞內電刺激向神經元分化提供了新的思路。

技術研發人員：孫春輝,高科,張叢叢,楊雪嬌,王海青,劉宏
受保護的技術使用者：濟南大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24