本发明涉及外泌体,尤其涉及一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法。
背景技术:
1、ucmscs来源于新生儿脐带组织,是一种具有自我更新能力和多向分化潜能的干细胞。与其他来源的间充质干细胞相比,ucmscs的获取过程相对简单且对供体无伤害。ucmscs的免疫原性较低,同种异体移植后不易引起免疫排斥反应,使得其在临床应用中的安全性较高。ucmscs具有跨胚层分化的能力,可在体外诱导分化为多种类型的细胞,如神经、肌肉、内皮、肝、胰腺、骨、软骨等。在体外培养中,ucmscs展现出较强的增殖能力,为实现大规模应用和标准化生产提供了基础。
2、外泌体作为细胞间的信息传递载体,其免疫原性显著低于完整细胞。这意味着在同种异体移植过程中,外泌体引起免疫排斥反应的风险较低,从而提高了其临床应用的安全性。脐带间充质干细胞提取的外泌体继承了干细胞的许多优秀特性,如促进组织修复、再生和免疫调节等。这些功能使得外泌体在多种疾病的治疗中展现出良好的效果。例如,外泌体可以促进软骨再生、改善肝功能、减轻肾损伤等。脐带间充质干细胞提取的外泌体对肾脏和肝脏没有不良影响,且不会引起全身过敏反应、溶血、热原反应等。这些证据均支持外泌体作为一种安全的治疗介质。
3、近年来,关于外泌体治疗糖尿病的临床研究取得了不少进展。例如,有研究表明,人脐带间充质干细胞来源的外泌体可以改善糖尿病大鼠的糖耐量,提高胰岛素敏感性,并显著降低血糖水平。此外,还有研究探讨了外泌体在糖尿病并发症治疗中的应用,如促进糖尿病视网膜病变的修复、减轻糖尿病肾病的肾脏损伤等。
4、目前现有技术中暂时没有一种模拟胰岛素缺陷微环境来特异性制备专门用于治疗糖尿病的外泌体的方法。
技术实现思路
1、本技术实施例通过提供一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,解决了现有技术中,没有异性制备专门用于治疗糖尿病的外泌体的方法,实现了一种新的制备外泌体来用于治疗糖尿病的方法。
2、本技术实施例提供了一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其步骤具体包括:
3、s1、建立胰岛素缺陷微环境;
4、s2、ucmscs接种于建立的模拟微环境中;
5、培养温度为37℃,ph值为7.4,培养基每2-3天更换一次,诱导ucmscs分泌和释放外泌体,培养48-72小时,在模拟胰岛素分泌缺陷微环境的培养基中培养至第3-5代;收集培养上清;
6、s3、将培养上清进行多次离心,并纯化外泌体;
7、进一步的,在无血清培养基中添加诱导因子和壳聚糖水凝胶。
8、进一步的,诱导因子包括:
9、高糖环境:25mm葡萄糖;
10、脂质代谢异常:1mm棕榈酸;
11、胰岛素抵抗模拟:0.005mm瘦素;
12、氧化应激:培养环境的氧气条件为25%;
13、激素:0.01mm的炎症因子,炎症因子为白介素1-β和tnf-α的其中一种或组合。
14、进一步的,壳聚糖水凝胶的制备方法包括:
15、将10重量份水溶性壳聚糖、3重量份羟乙基纤维素和0.5重量份氯化钠加入100重量份水中室温混合均匀即得。
16、进一步的,将培养上清进行多次离心,并纯化外泌体,具体为:
17、收集培养上清;
18、初步离心:将滤过的上清液以300×g离心10分钟,去除细胞和大颗粒物质;
19、次级离心:将上清液以2000×g离心20分钟,去除细胞碎片;
20、超速离心:将上清液以100,000×g离心70分钟,收集沉淀物;
21、洗涤:用pbs重悬沉淀物,并再次以100,000×g离心70分钟,去除上清液,保留沉淀即为纯化的外泌体。
22、进一步的,制备壳聚糖水凝胶的温度为50℃,ph为10.5。
23、进一步的,将壳聚糖水凝胶制备为双层壳聚糖水凝胶颗粒,具体为:
24、将100重量份水的ph用氢氧化钠调节ph至10.5;升温至50℃,将10重量份水溶性壳聚糖、3重量份羟乙基纤维素和0.5重量份氯化钠加入100重量份水中混合均匀;
25、将上述水凝胶干燥研磨成颗粒过200目筛,后重新放置于100重量份水中并加入10重量份水溶性壳聚糖、3重量份羟乙基纤维素和0.5重量份氯化钠搅拌混合均匀,干燥后研磨成颗粒过100目筛即得双层壳聚糖水凝胶颗粒。
26、进一步的,水凝胶干燥研磨成颗粒过200目筛,后重新放置于100重量份水中,水中还加入微颗粒。
27、进一步的,微颗粒包括透明质酸微颗粒、二氧化硅颗粒、丝素蛋白颗粒中任意一种或组合。
28、进一步的,微颗粒为微米级颗粒。
29、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
30、其一、高糖环境可以模拟糖尿病患者体内的血糖水平,这种环境刺激细胞产生应激反应,从而改变其分泌外泌体的模式和内容,通过添加这些因子,模拟糖尿病环境,使外泌体中携带与治疗糖尿病相关的分子;壳聚糖水凝胶是一种生物相容性材料,具有良好的吸水性和保水性,在细胞培养中,作为细胞外基质的一部分,为细胞提供支持和保护,同时,壳聚糖水凝胶还能通过其独特的物理化学性质影响细胞的生长和分泌行为;促进ucmscs的贴壁生长和增殖,同时提高外泌体的分泌效率和纯度,壳聚糖水凝胶还能作为外泌体的载体,有助于外泌体的收集和纯化;提高了ucmscs在模拟微环境中的生存率和活性,从而提高了外泌体的产量和质量,同时,壳聚糖水凝胶的易制备性和生物相容性使其成为细胞培养和外泌体研究中的理想材料。
31、其二、交联度的增加使水凝胶的结构更加紧密和稳定,更好地隔离和保护培养中的细胞,减少外部杂质的干扰,在离心和纯化过程中,能够更容易地去除杂质,从而提高外泌体的纯度,提高壳聚糖水凝胶的交联度为细胞提供一个更稳定的微环境,从而促进细胞的生长和增殖,使细胞和外泌体的数量增加;提高外泌体的纯度和数量,稳定的微环境有助于减少实验中的变量,提高实验结果的可靠性和重复性。
32、其三、双层结构更好地隔离和保护培养环境中的细胞,减少外部杂质的干扰,高交联度的内层形成一个更为紧密和稳定的结构,阻挡大分子物质和颗粒的进入,从而保持培养液的清洁,外层低交联度的设计使得营养物质的渗透和废物的排出,同时仍然能够阻挡较小的杂质,使得在离心和纯化过程中更容易去除杂质,从而提高外泌体的纯度;
33、其四、微米级颗粒的加入使得水凝胶外层与内层之间的联系增加,并使内层水凝胶在外层水凝胶水解后以更低的黏度与细胞接触,以防止细胞的不适应,以导致死亡;生物相容性良好的微米级颗粒与细胞外基质相互作用,模拟体内生理环境,为细胞提供一个更为接近自然状态的生长环境;微米级颗粒的加入增强了外层水凝胶的结构强度,使其更加稳定,能够更好地承受培养过程中的各种应力和挑战,如温度波动、ph值变化等;微米级颗粒可以作为药物或生长因子的载体,通过控制颗粒的孔径和表面性质,实现药物或生长因子的缓慢释放,从而更长时间地维持其生物活性。
1.一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,其步骤具体包括:
2.如权利要求1所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,在无血清培养基中添加诱导因子和壳聚糖水凝胶。
3.如权利要求1所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,诱导因子包括:
4.如权利要求1所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,壳聚糖水凝胶的制备方法包括:
5.如权利要求1所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,将培养上清进行多次离心,并纯化外泌体,具体为:
6.如权利要求4所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,制备壳聚糖水凝胶的温度为50℃,ph为10.5。
7.如权利要求6所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,将壳聚糖水凝胶制备为双层壳聚糖水凝胶颗粒,具体为:
8.如权利要求7所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,水凝胶干燥研磨成颗粒过200目筛,后重新放置于100重量份水中,水中还加入微颗粒。
9.如权利要求1所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,微颗粒包括透明质酸微颗粒、二氧化硅颗粒、丝素蛋白颗粒中任意一种或组合。
10.如权利要求1所述的一种模拟胰岛素缺陷微环境培养ucmscs外泌体的方法,其特征在于,微颗粒为微米级颗粒。
