基本信息
- 項目名稱：
- 針對多種創(chuàng)面修復的新型FGF給藥形態(tài)及相關(guān)作用研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 成纖維細胞生長因子（FGF）可促進各種組織損傷的修復，改善傷口的愈合。但FGF作為蛋白質(zhì)類藥物，存在穩(wěn)定性差、體內(nèi)半衰期短等缺點，嚴重制約了相關(guān)藥物的臨床推廣和應(yīng)用價值。本課題組提出了采用PEG定點修飾技術(shù)來提高FGF穩(wěn)定性的新思路。并且，本課題組進一步用膠原蛋白作為載體來開發(fā)生長因子復合的生物海綿材料，極大豐富了臨床使用范圍，同時還很好地發(fā)揮膠原蛋白止血和生長因子主動修復協(xié)同效應(yīng)的特征。
- 詳細介紹：
- 由于城市化進程的加快、生活壓力的加大以及環(huán)境、生態(tài)的惡化，各種創(chuàng)傷病人如口腔潰瘍、宮頸糜爛和糖尿病潰瘍的患者人數(shù)在不斷增加。創(chuàng)面的存在輕則增加病人痛苦，影響正常工作和生活，重則影響機體的代謝、營養(yǎng)和免疫功能，甚至招來致命性的全身性感染危及生命，對患者本人、家庭、社會都構(gòu)成很大壓力。因此促進創(chuàng)面愈合盡快地封閉創(chuàng)面，是臨床治療中的重要課題?；A(chǔ)研究、動物實驗和臨床驗證表明，重組人成纖維細胞生長因子FGF作為調(diào)控機體創(chuàng)面愈合的細胞因子，可促進各種組織損傷的修復，改善傷口的愈合。在創(chuàng)面治療上，包括大面積燒傷創(chuàng)面和一些慢性難愈合創(chuàng)面（如糖尿病病人的慢性創(chuàng)面、褥瘡及各種慢性潰瘍等），療效顯著。因此將人成纖維細胞生長因子應(yīng)用于各種急、慢性體表潰瘍、外科創(chuàng)傷及燒燙傷患者，使他們獲得更好的醫(yī)治并康復，以健康的身心重新投入社會勞動，為社會創(chuàng)造新的財富，減少社會和患者家庭因此而支付的醫(yī)療費用和護理費用，將具有極其重要的現(xiàn)實意義。 然而，大量的研究及臨床實踐表明，F(xiàn)GF與其他大部分蛋白質(zhì)類藥物一樣，也存在穩(wěn)定性差、體內(nèi)半衰期短、給藥方式單一等缺點，嚴重制約了相關(guān)藥物的臨床推廣和應(yīng)用價值。 針對上述成纖維細胞生長因子的不足，本課題組在前期研究工作的基礎(chǔ)上提出了采用PEG定點修飾技術(shù)來提高FGF穩(wěn)定性的新思路。另外，針對目前產(chǎn)業(yè)化的生長因子類藥物僅有凍干粉制劑，在臨床使用過程中往往只能用于體表創(chuàng)面，給藥方式極為單一的缺陷，本課題組進一步考慮采用膠原蛋白作為載體來開發(fā)生長因子復合的生物海綿材料，這一固態(tài)的給藥形態(tài)極大的豐富了臨床使用范圍和方式，同時還具備了蛋白活性保存好、運輸方便、很好的發(fā)揮膠原蛋白止血和生長因子主動修復協(xié)同效應(yīng)的特征。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目的：旨在原有藥物的基礎(chǔ)上改進，發(fā)明出更好的蛋白，治療各種創(chuàng)傷病人如口腔潰瘍、宮頸糜爛和糖尿病潰瘍。 基本思路：本課題組采用PEG定點修飾技術(shù)來提高FGF穩(wěn)定性。并且，本課題組進一步用膠原蛋白作為載體來開發(fā)生長因子復合的生物海綿材料，極大豐富了臨床使用范圍和方式，同時還很好地發(fā)揮膠原蛋白止血和生長因子主動修復協(xié)同效應(yīng)的特征。 技術(shù)關(guān)鍵：第一個關(guān)鍵是獲得穩(wěn)定高效的FGF定點PEG修飾工藝。本課題組創(chuàng)新性將PEG修飾劑經(jīng)過丁醛活化，利用醛羰基的親電性來直接進攻FGF的N末端α氨基，實現(xiàn)了對FGF的定點修飾。根據(jù)修飾前后FGF對肝素的結(jié)合能力的微小變化，實現(xiàn)了修飾后產(chǎn)物的高效分離，簡化了分離純化的步驟。第二個關(guān)鍵是獲得蛋白劑量可控、均一分布的生物海綿材料。本課題組采用肝素與膠原蛋白相結(jié)合，進而基于FGF能與肝素按照劑量比例特異性結(jié)合的特性，創(chuàng)造性的利用化學鍵合的方法得到復合PEG-FGF的膠原蛋白緩釋材料。 創(chuàng)新點：本課題通過經(jīng)丁醛活化的PEG直接進攻FGF的N-末端，成功實現(xiàn)了對FGF的定點修飾。并且利用最接近自然狀態(tài)的生物材料膠原蛋白作為FGF的緩釋載體，該材料不引起急性毒性反應(yīng),無刺激性、致敏性和溶血性，且成功的延長FGF促創(chuàng)傷修復的生物學功效。 技術(shù)指標：活性保存率達超過50%，且修飾后蛋白相對野生型FGF穩(wěn)定性顯著提高、體內(nèi)半衰期延長，修飾蛋白對糖尿病潰瘍的愈合作用顯著提高；膠原蛋白中生長因子的活性較高。
科學性、先進性
- 通過長期試驗獲得FGF的最佳修飾條件和分離條件。在該條件下，獲得的FGF修飾產(chǎn)物的穩(wěn)定性提高4倍以上，活性保存率超過50%。且在后期的半衰期，耐酶穩(wěn)定性，耐熱穩(wěn)定性等實驗中，我們都得到了可觀的實驗結(jié)果。 新型FGF生物海綿材料是通過具有生物海綿與修飾后的FGF復合而得到。首先，其將生物海綿所具有的止血作用和FGF促進創(chuàng)傷愈合作用想結(jié)合，可在臨床上有廣泛的應(yīng)用。在前期工作基礎(chǔ)上和后期實驗的結(jié)果中，本課題組發(fā)明的經(jīng)PEG定點化學修飾FGF能有效的提高FGF在體內(nèi)的穩(wěn)定性，延長半衰期，可明顯促進創(chuàng)傷的愈合，因此將修飾后的FGF制成噴霧劑作用于動物潰瘍表面，得到了預(yù)想的效果。課題組進一步采用膠原蛋白作為緩釋載體，開發(fā)固態(tài)的生長因子生物海綿材料，在保持FGF活性的基礎(chǔ)上豐富了給藥形態(tài)。 試驗表明，這種新型PEG-FGF生物海綿材料緩釋方法不引起急性毒性反應(yīng)，對人體無刺激性、致敏性和溶血性，說明改進后的FGF具有良好的生物相容性，是可以安全使用的生物材料和藥品。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1、學術(shù)論文：《Acceleration of diabetic wound healing with PEGlyated rhaFGF in healing-impaired STZ diabetic rats》, Biol. Pharm. Bull. Under revising （課題組成員為第一作者）。 2、發(fā)明專利之一：《促口腔額面部多種創(chuàng)傷修復的復合生長因子的膠原蛋白緩釋載體材料及其制備方法》，專利申請?zhí)枺?01110053558.2（課題組成員為第一申請人）。 3、發(fā)明專利之二：《一種治療糖尿病潰瘍的噴霧劑的開發(fā)》申請書已交，利申請?zhí)枺?01110096270.3（課題組成員為第一申請人）。
作品所處階段
- 實驗室階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 本課題組已經(jīng)和浙江格魯斯特生物科技有限公司達成了意向性合作協(xié)議。
作品可展示的形式
- 圖片、實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢：本課題組先將PEG經(jīng)過丁醛的活化，使其帶有羰基而顯示出親電性。在蛋白質(zhì)或多肽骨架中，末端氨基酸殘基的α-NH2的 pKa 值通常低于賴氨酸的ε-NH2的 pKa 值，在弱酸性環(huán)境中，PEG-醛更易與末端氨基酸殘基的α-NH2發(fā)生還原烷化反應(yīng)，從而實現(xiàn)了N-末端氨基的定點修飾。 技術(shù)性說明：FGF具有很強的肝素親和力，本課題組就是利用這個特性先將肝素與膠原蛋白嵌合，再加入PEG-FGF進行化學交聯(lián)，且FGF與肝素的高親和性還可應(yīng)用與修飾產(chǎn)物的分離純化。利用PEG-FGF和FGF與肝素微小的親和力的差別，實現(xiàn)了修飾后產(chǎn)物的高效分離，簡化分離純化的步驟。 新型FGF給藥形態(tài)的市場分析和經(jīng)濟效益的預(yù)測：我國對創(chuàng)傷、創(chuàng)面潰瘍治療藥物的需求量是巨大的。按每年800萬人應(yīng)用FGF，每人平均用藥5支計算，其市場需求量至少為4000萬支，以一支100元計算，則可以產(chǎn)生40億元的經(jīng)濟產(chǎn)值。應(yīng)該說，市場應(yīng)用前景是廣闊的。
同類課題研究水平概述
- 蛋白質(zhì)的化學修飾技術(shù)及修飾產(chǎn)物的分離純化技術(shù)是近年來科學研究的熱點。而PEG類修飾劑的卓越特性，目前應(yīng)用最為廣泛?；瘜W修飾的另一個關(guān)鍵點即選擇合適的修飾位點，目前針對特異位點的定點修飾成為研究熱點。國內(nèi)外PEG修飾技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于近100種不同酶類、蛋白、多肽和其它化合物。PEG修飾蛋白質(zhì)藥物己廣泛應(yīng)用于臨床。國外已有超過10種PEG修飾蛋白上市，如：干擾素α-2b、干擾素α-2α、粒細胞集落刺激因子、生長抑制素、水凝膠和天冬酰胺酶等，并且最近五年平均每年都有一個該類新藥上市；我們國家雖然有部分科研院和高校如中國藥科大學、中國科學院、上海生化所開展相關(guān)的研究，但起步晚，而且僅限于實驗室階段，差距非常明顯，這無疑對我們提出了嚴峻的考驗。 膠原蛋白由于其獨特的理化性質(zhì)、有兩的生物相容性以及材料間的兼容性，在醫(yī)學方面，膠原蛋白海綿應(yīng)用于外科止血，傷口愈合，口腔牙周腱膜的再生和骨科組織再生填料等方面廣泛應(yīng)用。我國在膠原蛋白海綿方面的研究也有前瞻性的進展。20世紀末，上海同濟大學及其生物技術(shù)研究所對其進行了深入的研究，并將其投放入市場。到目前為止，膠原蛋白在國內(nèi)的應(yīng)用已基本成熟。在以后的生產(chǎn)中，用化學或無力方法對膠原蛋白進行交聯(lián)或修飾，提高、改善其性能，充分實現(xiàn)其價值已成為現(xiàn)研究的主流。 針對膠原蛋白具有良好的組織吸收性，可與藥物相互作用，且交聯(lián)后的膠原蛋白有更低的抗原性和致敏性等優(yōu)越的生物功能。因此在本校李校堃教授科研團隊帶領(lǐng)下，在其內(nèi)填充FGF開發(fā)出生物海綿材料。本課題組通過前期的研究摸索并在指導老師的帶領(lǐng)下，創(chuàng)新性地將PEG定點化學修飾后的FGF通過肝素與膠原蛋白進行化學性鍵合，得到了穩(wěn)定性高，半衰期長，給藥劑量容易控制，PEG-FGF分布均勻的良好生物海綿產(chǎn)品，目前尚未見有這方面的報道。從世界范圍來看，除中國已批準暨南大學研制的FGF作為新藥上市之外，尚無第二個國家批準FGF為新藥上市，這樣使得生長因子FGF生物海綿材料在國內(nèi)外均具有領(lǐng)先水平，同時它在口腔及面部多組織方面的應(yīng)用也適用于解決臨床對面部損傷修復的瓶頸難題，使我們的更具創(chuàng)新性及廣泛的應(yīng)用價值和意義。
