本发明属于含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方，具体而言，涉及一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法。
背景技术：
1、鼻腔黏膜是呼吸道中重要的防御屏障,能够阻挡外界有害物质的侵入,同时也参与调节空气的温度和湿度。然而,由于暴露在复杂的环境中,鼻腔黏膜容易受到各种因素的损伤,如感染、过敏、外伤等,从而引发炎症反应、黏膜损害、粘连等一系列病理改变。严重的黏膜损害不仅会引发鼻塞、流涕、嗅觉减退等症状,还可能导致慢性鼻窦炎等并发症的发生,对患者的生活质量造成严重影响。
2、针对鼻腔黏膜损伤的治疗,现有的临床方法主要包括药物治疗、手术治疗和辅助性物理治疗等。药物治疗多采用抗炎、抗过敏、止痒等药物,如糖皮质激素、抗组胺药等,能够有效缓解症状,但长期使用可能产生依赖性和不良反应。手术治疗如鼻中隔矫正术、鼻息肉切除术等,可以纠正解剖畸形、清除病变组织,但创伤较大,恢复时间较长,且存在一定的手术并发症风险。物理治疗包括激光照射、电凝等,能够促进黏膜修复,但针对性相对较弱,难以全面改善黏膜的炎症、愈合和粘连等问题。
3、总的来说,现有的临床治疗方法各有优缺点,难以实现对鼻腔黏膜损伤的全面修复。近年来,随着再生医学和组织工程的发展,应用生物活性物质如干细胞、生长因子等来修复黏膜组织受到广泛关注，如含有间充质干细胞分泌因子的修复液。这些生物活性物质能够通过抑炎、促进细胞增殖与分化、改善细胞外基质等多种机制,发挥黏膜修复的作用。但是,目前尚缺乏系统的配方优化方法,很难保证修复液中各种生物活性物质的协同效应,难以充分发挥其修复效果。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，能够解决现有技术存在难以保证修复液中各种生物活性物质的协同效应,难以充分发挥其修复效果的技术问题。
2、本发明是这样实现的：
3、本发明的第一方面提供一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其中，所述修复液包括脐带间充质干细胞因子浓缩液、重组人源化胶原蛋白及短肽、多肽裂解物、核酸、透明质酸、精氨酸、脯氨酸，具有抗炎消肿、修复黏膜、改善伤口黏连的功效，所述配方优化方法用于对所述修复液在鼻腔黏膜修复方面的配方优化，具体包括以下步骤：
4、s10、获取人工设定的多组初始配方；
5、s20、制备每组初始配方的修复液样品,并在动物模型中测试各修复液样品对黏膜修复的多个具体效果,获得每组配方对应的实验结果向量；
6、s30、将每种组分的比例范围划分为m个等级,构建一个m×n的二维配方-效果映射表，其中n表示组分种类数；
7、s40、建立数学模型，并采用初始配方及其对应的实验结果向量拟合所述数学模型，并利用拟合后的数学模型填充配方-效果映射表的其余未知区域；
8、s50、在映射表中选取与预设的黏膜修复综合效果最匹配的多组优选实验数据，其中，所述预设的黏膜修复综合效果为一个结构与所述实现结果向量相同的向量；
9、s60、以所述多组优选实验数据为初始种群，通过遗传算法进行优化，得到多组优化配方；
10、s70、对所述多组优化配方聚类,得到若干个优化配方簇；
11、s80、对每个优化配方簇中的代表性配方进行动物实验验证，从验证实验结果中选取最佳配方作为目标修复液配方。
12、一般的m＝10。在步骤s80得到目标修复液配方后，还包括对目标修复液配方进行多组临床实验医学验证的步骤。
13、其中，所述具体效果分为抗炎指标、愈合促进指标和黏连改善指标，其中所述抗炎指标包括组织水肿评分、炎性细胞浸润评分和细胞因子测定评分，所述愈合促进指标包括新生黏膜面积比率、相关细胞增殖评分、上皮化程度评分，所述黏连改善指标包括粘连面积比率、粘连程度评分。
14、进一步的，所述动物实验具体是：在兔或大鼻窦动物模型上进行,制造黏膜损伤后给予不同配方的修复液,定期观察并评分上述多个具体效果。
15、所述步骤s10,具体包括:获取人工设定的多组初始配方。该步骤的目的是收集作为优化起点的若干初始配方方案,这些初始配方可由专家根据经验设计,也可采用随机或半随机的方式生成,初始配方的种类数量一般设定为10-20组,以保证有足够的样本数据进行后续的优化分析。
16、所述步骤s20的具体步骤包括:制备每组初始配方的修复液样品,并在动物模型中测试各修复液样品对黏膜修复的多个具体效果,获得每组配方对应的实验结果向量。该步骤首先根据步骤s10获得的初始配方制备相应的修复液样品,然后在兔或大鼻窦动物模型上进行实验,对样品的抗炎、愈合促进和黏连改善等多个具体指标进行评估和量化,得到每组配方对应的实验结果向量,以为后续的数学建模和优化提供依据。
17、所述步骤s30的具体步骤包括:将每种组分的比例范围划分为m个等级,构建一个m×n的二维配方-效果映射表,其中n表示组分种类数。该步骤首先对每种配方组分的含量范围进行划分,通常可设置为5-10个等级,然后构建一个二维的配方-效果映射表,横轴为n种组分,纵轴为每种组分的m个含量等级,以建立配方与实验效果之间的对应关系,为后续的数学建模提供数据支撑。
18、其中，所述数学模型采用多元线性回归模型。
19、所述步骤s40的具体步骤包括:建立数学模型,并采用初始配方及其对应的实验结果向量拟合所述数学模型,并利用拟合后的数学模型填充配方-效果映射表的其余未知区域。该步骤首先根据步骤s20获得的初始配方及其实验结果向量,建立描述配方与效果之间关系的数学模型,常用的模型包括多元线性回归模型、神经网络模型等,然后利用拟合好的数学模型,对步骤s30构建的配方-效果映射表中未知的区域进行填充,以在有限实验数据基础上,通过数学建模扩展得到更加完整的配方-效果对应关系。
20、所述步骤s50的具体步骤包括:在映射表中选取与预设的黏膜修复综合效果最匹配的多组优选实验数据,其中,所述预设的黏膜修复综合效果为一个结构与所述实现结果向量相同的向量。该步骤首先设定一个理想的黏膜修复综合效果目标向量,然后在步骤s40建立的配方-效果映射表中,找出与这个目标向量最接近的若干组实验数据,作为优选的配方方案,以为后续的优化提供参考依据。
21、其中，所述遗传算法以预设黏膜修复综合效果为目标函数。
22、所述步骤s60的具体步骤包括:以所述多组优选实验数据为初始值,以预设黏膜修复综合效果为目标函数,通过遗传算法进行优化,得到多组优化配方。该步骤将步骤s50得到的优选实验数据作为初始种群,将预设的理想黏膜修复综合效果作为目标函数,采用遗传算法对这些初始配方进行迭代优化,以找到满足目标函数要求的多组优化配方。遗传算法是一种模拟自然选择和遗传过程的启发式优化算法,能有效地找到全局最优解。
23、其中，对所述多组优化配方聚类采用层次聚类方法。
24、所述步骤s70的具体步骤包括:对所述多组优化配方聚类,得到若干个优化配方簇。该步骤将步骤s60得到的多组优化配方通过聚类算法进行分组,得到几个相对独立的配方簇,聚类算法能够根据配方成分的相似性对其进行分类,常用的方法包括k-means聚类、层次聚类等,以为后续的实验验证提供参考依据,同时也有助于发现不同类型的优化解。
25、所述步骤s80的具体步骤包括:对每个优化配方簇中的代表性配方进行动物实验验证,从验证实验结果中选取最佳配方作为目标修复液配方。该步骤从步骤s70得到的各个配方簇中选取一个代表性配方,在兔或大鼻窦动物模型上进行实验验证,对抗炎、愈合促进和黏连改善等指标进行评估,根据各配方在动物实验中的综合表现,选择最佳的配方作为目标修复液配方,以通过实验验证的方式,从众多优化配方中筛选出最优的修复液配方。
26、其中，所述预设的黏膜修复综合效果目标向量的参考值为:组织水肿评分≤1,炎性细胞浸润评分≤1,细胞因子测定评分≤1,新生黏膜面积比率≥90％,相关细胞增殖评分≥4,上皮化程度评分≥4,粘连面积比率≤10％,粘连程度评分≤2。
27、采用上述改进方案的有益效果为：该参考值是根据临床实践经验设定的理想黏膜修复综合效果目标,为步骤s50和s60提供依据。
28、其中，所述预设的理想黏膜修复综合效果目标向量的各指标权重设置为:抗炎指标权重为0.3,愈合促进指标权重为0.4,黏连改善指标权重为0.3。
29、采用上述改进方案的有益效果为：这个权重分配是根据临床实践经验设定的,能够较为全面地反映理想的修复效果。
30、进一步的，所述动物实验结果的评分标准如下:组织水肿评分采用0-4级划分,0级代表无水肿,4级代表重度水肿；炎性细胞浸润评分采用0-4级划分,0级代表无浸润,4级代表重度浸润；细胞因子测定评分根据炎性因子含量的高低划分为0-4级；新生黏膜面积比率以正常黏膜面积为基准,0-100％计算；相关细胞增殖评分采用0-5级划分,0级代表无增殖,5级代表高度增殖；上皮化程度评分采用0-5级划分,0级代表无上皮化,5级代表完全上皮化；粘连面积比率以正常黏膜面积为基准,0-100％计算；粘连程度评分采用0-4级划分,0级代表无粘连,4级代表重度粘连。
31、进一步的，所述动物实验验证的观察时间为4周。
32、采用上述改进方案的有益效果为：通过4周的观察,能够较为完整地评估修复液对黏膜损伤的修复效果,既能反映短期的急性改善,也能体现长期的修复情况,为筛选最佳配方提供全面的依据。
33、与现有技术相比较，本发明提供的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法的有益效果是：
34、1.系统性强,充分利用数学建模和智能优化算法
35、本发明方法综合应用了数学建模、智能优化算法等技术手段,能够系统地构建配方与修复效果之间的关系模型,并基于此有针对性地搜索出满足理想修复效果的优化配方。这种系统化的优化方法,可以更加全面地考虑各种生物活性物质在修复过程中的协同作用,从而提高修复液的综合疗效。相比之下,现有的配方设计多依赖于专家经验,缺乏系统的优化手段,难以保证配方的最优性。
36、2.实验验证更加可靠
37、本发明方法在优化配方的基础上,还设计了动物实验验证的环节。通过在兔或犬等动物模型上对优化配方进行全面评估,可以更加客观地验证其在促进黏膜修复、抑制炎症、改善粘连等方面的实际疗效。这种验证手段能够为临床应用提供可靠的科学依据,相比单纯依赖于体外试验或经验判断的方法更加可信。
38、3.提高了修复液的综合疗效
39、本发明方法通过优化配方中各种生物活性物质的比例,充分发挥它们在抗炎、愈合促进、黏连改善等方面的协同作用,从而大幅提升了修复液的综合修复效果。动物实验结果显示,优化后的修复液在缩短黏膜修复时间、改善黏膜完整性、降低粘连发生率等方面,均明显优于现有的修复液产品。这为临床应用提供了更加理想的治疗方案。
40、4.为后续产品开发提供技术支持
41、本发明的配方优化方法不仅能够得到最终的目标修复液配方,还可以衍生出多个相似的优质配方方案。这些配方簇不仅可以在临床验证中进一步筛选出最佳方案,还可为后续产品开发提供备选方案,为企业拓展产品线提供技术支持。同时,该方法的系统性和可重复性,也为未来类似产品的开发提供了可借鉴的技术路径。
42、总的来说,本发明提出的修复液配方优化方法,充分利用了数学建模、智能优化算法和动物实验验证等技术手段,系统地优化了修复液的配方设计,解决了现有技术存在难以保证修复液中各种生物活性物质的协同效应,难以充分发挥其修复效果的技术问题。
1.一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述修复液包括脐带间充质干细胞因子浓缩液、重组人源化胶原蛋白及短肽、多肽裂解物、核酸、透明质酸、精氨酸、脯氨酸，具有抗炎消肿、修复黏膜、改善伤口黏连的功效，所述配方优化方法用于对所述修复液在鼻腔黏膜修复方面的配方优化，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述具体效果分为抗炎指标、愈合促进指标和黏连改善指标，其中所述抗炎指标包括组织水肿评分、炎性细胞浸润评分和细胞因子测定评分，所述愈合促进指标包括新生黏膜面积比率、相关细胞增殖评分、上皮化程度评分，所述黏连改善指标包括粘连面积比率、粘连程度评分。
3.根据权利要求2所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述动物实验具体是：在兔或大鼻窦动物模型上进行,制造黏膜损伤后给予不同配方的修复液,定期观察并评分上述多个具体效果。
4.根据权利要求1所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述数学模型采用多元线性回归模型。
5.根据权利要求1所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述遗传算法以预设黏膜修复综合效果为目标函数。
6.根据权利要求1所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，对所述多组优化配方聚类采用层次聚类方法。
7.根据权利要求1所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述预设的黏膜修复综合效果目标向量的参考值为:组织水肿评分≤1,炎性细胞浸润评分≤1,细胞因子测定评分≤1,新生黏膜面积比率≥90％,相关细胞增殖评分≥4,上皮化程度评分≥4,粘连面积比率≤10％,粘连程度评分≤2。
8.根据权利要求1所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述预设的理想黏膜修复综合效果目标向量的各指标权重设置为:抗炎指标权重为0.3,愈合促进指标权重为0.4,黏连改善指标权重为0.3。
9.根据权利要求7所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述动物实验结果的评分标准如下:组织水肿评分采用0-4级划分,0级代表无水肿,4级代表重度水肿；炎性细胞浸润评分采用0-4级划分,0级代表无浸润,4级代表重度浸润；细胞因子测定评分根据炎性因子含量的高低划分为0-4级；新生黏膜面积比率以正常黏膜面积为基准,0-100％计算；相关细胞增殖评分采用0-5级划分,0级代表无增殖,5级代表高度增殖；上皮化程度评分采用0-5级划分,0级代表无上皮化,5级代表完全上皮化；粘连面积比率以正常黏膜面积为基准,0-100％计算；粘连程度评分采用0-4级划分,0级代表无粘连,4级代表重度粘连。
10.根据权利要求9所述的一种含有间充质干细胞分泌因子的修复液配方优化方法，其特征在于，所述动物实验验证的观察时间为4周。
