氢分子在制备用于促进细胞外基质堆积的制品中的应用

专利2025-05-01  11


本发明属于氢分子应用,具体涉及氢分子在制备用于促进细胞外基质堆积的制品中的应用。


背景技术:

1、细胞外基质(extracellular matrix,ecm)是动物组织中,包裹在细胞外的由细胞分泌的三维结构。由胶原蛋白、蛋白多糖/糖胺聚糖、弹性蛋白、纤维连接蛋白、层粘胶蛋白等多种糖蛋白组成的非细胞三维大分子网络。细胞外基质为细胞提供各种生命活动所需要的支持,主要包括:①作为细胞黏附的基质;②提供支撑的支架结构、确定组织的边界;③为细胞受体呈递生长因子;④完成细胞因子的时间-空间调节;⑤感应和传递机械信号。细胞与细胞外基质成分(ecm)相互结合,形成一个复杂的网络。细胞驻留在细胞外基质(ecm)中,共同构成组织和器官。细胞外基质(ecm)决定了组织的形态、质地以及机械性能等特征。此外细胞外基质(ecm)还可以作为生长因子以及其它信号分子的“库”,存储于ecm的信号分子与细胞表面受体结合将生物信号从细胞外传递至细胞内,进而调节细胞的多种功能,如生存、生长、迁移和分化,并对维持正常的内稳态至关重要。细胞外基质(ecm)还可以作为细胞锚定的位点,供细胞黏附和爬行迁移,以及细胞极性的维持。

2、细胞外基质主要由5类物质组成,即胶原蛋白、非胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖与氨基聚糖,其在上皮或内皮细胞的基底部者为基底膜,而在细胞间黏附结构者为间质结缔组织。细胞外基质并非仅仅起惰性支持物的作用,或将细胞连接在一起,形成组织、器官,而是含有大量信号分子,积极参与控制细胞的生长、极性、形状、迁移和代谢活动。皮肤中含量最多的是胶原蛋白i型及iii型,其中i型胶原蛋白具有强大的支撑作用,维持皮肤的紧致性和机械力;iii型胶原随着年龄增长呈现逐渐下降的趋势,因此iii型胶原蛋白在一定程度上可以提示皮肤的年轻程度,同样的iv型胶原蛋白也多在年轻化的皮肤中发现。其他重要的ecm组分包括维持上皮/真皮紧密连接的胶原xvii、层连蛋白、整合素家族蛋白等,纤连蛋白等骨架ecm和其他氨基聚糖和蛋白聚糖类组分。

3、在多种生理、病理条件下ecm均发挥着重要作用。如:伤口愈合、皮肤护理(皱纹、老化、松弛等)、组织重塑等。

4、(1)伤口愈合。

5、在伤口愈合的各个阶段,ecm均起到一定的作用。尤其在上皮化及组织重塑阶段,ecm充当“铺路石”的重要作用。通过成纤维细胞及上皮细胞等细胞的分泌,在伤口床堆积大量ecm,便于皮肤细胞的爬行和伤口闭合与重塑。同时,ecm与干细胞之间存在cross-talk(交互作用),如ecm的软硬程度可以决定表皮干细胞的活化程度,因此进一步调节皮肤创面的修复。新生肉芽组织及皮下组织的进一步稳定和重塑,也依赖ecm组分的作用。

6、(2)皮肤护理。

7、皮肤中的ecm,胶原蛋白是最为重要也是最被人们熟知的一类ecm组分。作为皮肤组织的主要蛋白成分,胶原被认为是真皮支撑结构的重要组分。胶原蛋白在皮肤中构成一张细密的弹力网,维持皮肤支撑力、保护作用和弹性,也是皮肤重要的生化反应场所,为表皮层提供水分和营养等。一旦胶原流失或受损,会造成皮肤外观变形,水分流失,导致干燥皱纹、松弛下垂、细纹、毛孔粗大等问题,从而呈现皮肤衰老。

8、(3)组织修复。

9、ecm内成分丰富,具有指导细胞、传递信号、诊治疾病及再生修复等众多功能。细胞外基质作为一种精密有序的网络结构在组织再生与修复中具有独特的优势,它能提供最接近于体内细胞生长的微环境,加之其富含的各种活性分子可为细胞活动提供基础,具有较好的应用前景。细胞外基质在组织再生中以多种形式存在,其优点在于具有良好的生物降解性和较低的免疫原性,并能在一定程度上改善炎症反应,可有效支持组织再生并指导组织重建。随着人们对细胞外基质的不断深入研究,其在组织工程中的应用将会获得更好的发展,也将为再生医学及组织工程的未来带来新兴技术及治疗方法,但对于细胞外基质在组织修复应用中面临的问题,还需要更深入的研究和探讨。

10、(4)骨骼胶原补充。

11、骨胶原又叫构造蛋白质,占人体蛋白总量的30~40%,分布在人体肌肉连接的肌腱中、关节连接的软骨组织和结缔组织及皮肤的真皮层中。骨熬制后冷却后变成果冻状有弹性的物质,这种物质在活体中即是骨胶原。骨胶原能促进钙、磷等无机质在骨上的沉积,因而能起到修复骨组织、改善骨质疏松症状、促进身体健康的作用。骨胶原对于保持骨骼的韧性、人体运动的协调性及皮肤的弹性有很大帮助。

12、骨中的钙是以羟基磷酸钙沉积的方式,以骨胶原为黏合剂而固定下来。骨胶原与体内钙的关系,包括了两个方面:(1)血浆中来自于骨胶原的羟脯氨酸是将血浆中的钙运送到骨细胞的运载工具;(2)骨组织中的骨胶原是羟基磷酸钙的粘合剂,羟基磷酸钙与骨胶原构成了骨骼的主体。

13、骨胶原是存在于人体和动物体内的胶原蛋白的一种,是人体关节软骨、骺软骨和骨小梁的主要成份,骨骼有机物中有70~86%是骨胶原。骨胶原也是组成人体肌肉、皮肤的重要成分,对于保持骨骼的韧性、人体运动的协调性及皮肤的弹性有很大帮助。

14、成年人的皮肤中,ecm的含量下降的速度约为每年2%,从而逐渐破坏真皮结构的完整性。健康的细胞外基质可以维持一定的机械张力,从而稳定细胞外微环境。组成上来说,真皮层的三种主要细胞外基质成分为胶原蛋白类、弹性蛋白类和透明质酸。随着上述ecm逐渐被基质金属蛋白酶降解,ecm也逐渐消耗殆尽。这种微环境在细胞维持ecm/ecm降解酶的平衡至关重要。当这一平衡遭到破坏,各类ecm生成能力降低,流失速度加快,从而加速皮肤衰老,并影响伤口愈合效果。

15、因此,细胞外基质需要不断补充或维持。目前已有的技术手段在补充/维持ecm主要依赖以下几方面:

16、(1)减少外源性因素对ecm带来的负面影响。

17、多种外界因素引发ecm的降解,加速皮肤老化,造成皮肤愈合不良。如,皮肤处于光照暴露下,会导致皮肤自由基产生,下调胶原蛋白等ecm的表达,是ecm含量下降;空气污染的有害成分诱导基质金属蛋白酶表达增高,导致胶原降解,面部皱纹增多,伤口愈合受阻。因此,减少外源性因素主要包含物理/化学防晒,调节饮食结构,减少烟草摄入,空气污染物隔绝,培养良好作息等方式。尽管以上方式对改善ecm流式具有一定作用,但多实施困难,难以坚持,且无新增ecm产生用以补充。

18、(2)外源性途径促进自身ecm分泌。

19、对皮肤方面:主要通过外用护肤类产品实现细胞外基质的补充。护肤品中可能含有部分抗衰物质,如视黄醇、多肽类物质、玻色因等成分,一定程度上可以促进ecm的分泌与堆积。然而,以上分子均存在渗透困难、生物利用率低等缺陷,因此通过外源途径促进自身ecm分泌的效果不佳。

20、其他方面:身体细胞群在人的生命周期中长期收到内外环境的冲击和伤害,引起组织功能逐渐缓慢退化和衰老。治愈细胞抗衰老最根本的途径是修复细胞、改善细胞代谢、激活衰老细胞的功能修复细胞的功能,一定程度上来说,是延长人体自产胶原蛋白能力的最优路径。目前实现细胞抗衰老的途径有:干细胞抗衰老治疗、外泌体抗衰治疗、ecm细胞外基质抗衰治疗等。但价格昂贵,只能在一定程度上缓解自身胶原生成,无法从根本上增加自身细胞ecm的分泌。

21、(3)直接外源补充ecm。

22、直接外源途径补充ecm是另一种常见的手段,主要包括表面应用天然/重组ecm蛋白或多肽类物质,以及皮下注射ecm及其类似物。而皮肤一般不能吸收胶原蛋白、玻尿酸等大分子物质,仅能吸收其水解产物,且直接体表应用ecm可造成过敏、毛囊阻塞等不良症状,反而影响皮肤健康。另一方面,注射ecm类物质见效快,如外源胶原能够促进皮肤修复,并支撑真皮层结构,避免皮肤松垮;外源注射玻尿酸能够将细小的空洞填充,使皮肤充盈光泽。而其副作用主要包括注射后可能发生的皮肤感染、过敏反应、肿胀发红、色素沉着、血管及神经损伤,甚至致盲等;另一方面,外源ecm注射需要持续性的补充,注射后将随时间被皮肤消耗,长期注射可能导致皮肤原有ecm加速流失,造成面部凹陷。在创伤治疗中,常用的外用ecm类补充方式为重组胶原敷料,但该类敷料价格昂贵,功能性不佳,仅为伤口提供ecm等物质,不能起到消炎、活化细胞等多重作用。

23、(4)其他促进ecm堆积的方式。

24、在医美领域,如飞梭点阵激光、激光磨削、离子束、微针、热玛吉等有创的医美项目,均利用了皮肤本身“不破不立”的特性,通过认为可控的微创损伤,诱导受损皮肤在修复过程中的ecm再生。这类方法的确能够收到一定效果,但均存在价格昂贵的问题,且以上技术均为有创技术,操作不当或护理不佳容易造成皮肤红肿、灼伤、局部炎症红肿等问题,存在较高的风险性。

25、除此之外,上述方式多应用于医美领域中促进ecm分泌或补充外源ecm,而在创伤医学中应用较少,无法实现多场景多功能性,因此亟需寻求一种新的促进ecm堆积的技术。

26、氢气是一种化学性质相对稳定的气体,清洁、安全,无毒无害。氢气分子量小的特点使得其能够通过皮肤屏障,进入人体,具有良好的扩散性,可以在人体等生物体中存在并很快地扩散到几乎任何部位,包括皮肤、粘膜、骨骼、血脑屏障、组织、细胞和细胞内结构(细胞核和线粒体)。氢气作为一种内源性气体(人体肠道菌群可产生氢气),具有很强的生物相容性。自2007年氢气被证实可以显著改善大鼠脑缺血再灌注损伤,从此开启了氢分子生物学研究热潮。氢气的生物学效应的研究成为研究的热点领域,氢气已被应用于多种疾病临床治疗中。已有的多项研究证实,氢气具有抗炎、抗氧化和抗凋亡的生物学特性。

27、因此,氢气很可能作为一种新型气体分子,通过促进胶原等ecm堆积和合成,达到修复受损组织器官、促进伤口愈合、改善皮肤状态、修复骨胶原丢失和肌肉胶原丢失等的效果。


技术实现思路

1、本发明的目的在于为解决上述技术问题,而提供一种氢分子在制备用于促进细胞外基质堆积的制品中的应用。

2、氢分子在制备用于促进细胞外基质堆积的制品中的应用。

3、优选的,所述氢分子在制备用于通过促进细胞外基质堆积而促进伤口愈合、器官修复和再生、或皮肤护理的制品中的应用。

4、优选的,所述器官包括骨组织、软骨组织、肌肉组织和眼角膜;所述皮肤护理包括促进面部、眼部和人体其他部位皮肤的紧致、弹性,和减少皱纹、暗沉和色素堆积。

5、优选的,所述细胞外基质包括胶原蛋白、非胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖、氨基聚糖,以及上皮层、真皮层、表皮-真皮紧密连接层中的细胞外基质组分。

6、优选的,所述制品形式为气体、气溶胶、溶液、乳液、泡沫体、凝胶、胶状分散体、脂质体、微滴、微泡、膏状体、栓剂、咀嚼胶、颗粒剂、丸剂、粉剂、锭剂、胶囊、微胶囊中的一种或多种。

7、优选的,氢分子应用方式包括呼吸给氢、口服给氢、注射给氢或体表给氢中的一种或多种。

8、优选的,所述体表给氢方式包括使用富氢溶液沐浴或浸泡,局部使用产氢装置或含氢贴剂。

9、优选的,所述制品为纯氢气或包括氢气、氧气的混合气体,所述混合气体中氢气的体积浓度不大于79%。

10、优选的,所述制品为直接包含氢分子或在应用时能够产生氢分子的氢分子源材料。

11、优选的,所述氢分子源材料为固体储氢材料,所述固体储氢材料为以原始状态存在的或经过修饰的金属类储氢材料、配位金属储氢材料、无机物储氢材料、纳米储氢材料、多孔聚合物储氢材料、水合物储氢材料以及其他新型固体储氢材料的一种或两种以上组合。

12、本发明基于氢气的生物学功能,提出了一种氢分子在制备用于促进细胞外基质堆积的制品中的应用。氢气既可以通过呼吸方式又可以通过体表渗透、氢水、氢喷雾、氢浴、口服储氢胶囊、注射含氢溶液等多种方式介入。氢分子作为一种安全、有效的气体分子,可应用于组织器官修复、伤口愈合、皮肤护理等多个领域。


技术特征:

1.氢分子在制备用于促进细胞外基质堆积的制品中的应用。

2.如权利要求1所述的应用,其特征在于,

3.如权利要求2所述的应用,其特征在于,

4.如权利要求1所述的应用,其特征在于,

5.如权利要求1所述的应用,其特征在于,

6.如权利要求1所述的应用,其特征在于,

7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,

8.如权利要求1所述的应用,其特征在于,

9.如权利要求1所述的应用,其特征在于,

10.如权利要求9所述的应用,其特征在于,


技术总结
本发明涉及一种氢分子在制备用于促进细胞外基质堆积的制品中的应用。本申请通过一种或多种氢分子联合介入,可以提高细胞外基质的堆积,促进创伤愈合,或改善皮肤状况。氢分子作为一种安全、有效的气体分子,可应用于组织器官修复、伤口愈合、皮肤护理等多个领域。

技术研发人员:马雪梅,赵鹏翔
受保护的技术使用者:北京工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-13696.html

最新回复(0)