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浅析细胞支架材料的机械性能要求

发布时间:2022-09-07      点击次数:44
  细胞支架是研究组织工程和再生医学的合适平台,组织工程和再生医学涉及许多不同的人工和生物材料,经常集成在复合支架中,其中脱细胞支架是理想的组织工程用支架。脱细胞支架是指从组织中去除了引起免疫排斥反应的细胞和部分抗原成分的脱细胞基质(dECM)支架,其特点是降低了在体内植入时导致免疫排斥的能力。脱细胞后组织器官原有的细胞外基质结构、一些非抗原活性成分如多糖、胶原蛋白、糖蛋白和纤维连接蛋白等得到保留,许多天然的细胞结合位点被保存在支架中,有助于再生过程中细胞的粘附、增殖和分化。目前细胞支架已经广泛应用于全器官工程中器官再生、组织修复和重建、生物打印、疾病模型和药物筛选以及细胞培养等方面,为解决供体和体外模型的短缺提供了新方法。
  细胞支架材料的机械性能要求:
  在早期培养细胞的尝试中,人们就已经发现适宜的温度、气体、营养环境和信号分子对细胞的生长起到重要作用;而在更近期的研究中,有证据表明机械刺激也会影响和调控细胞的形态和行为,这也是3D培养与2D培养的细胞存在差异的主要原因之一。ECM的机械性能体现在硬度、粘弹性等方面。这些因素从一系列维度影响着细胞行为,并在发育调节、内环境稳定、组织再生、疾病进展和药物反应中发挥关键作用。
  细胞在支架材料上的生长需要以粘附为基础,但在实际操作中,实现这一点并不容易。以Matrigel为代表的天然材料较易使细胞自然粘附;但在生物活性较弱的合成材料中,因为缺乏让细胞锚定的位点,无法和细胞建立联系,常需要额外交联一些基团来让细胞贴附。例如,Arg-Gly-Asp(RGD)就是一种广泛应用的促进细胞粘附的肽。
  此外,细胞膜上多种多样的蛋白可以识别环境中的分子、接收机械刺激,并对此作出反应。人们在设计细胞外基质支架的时候,可以考虑加入这些刺激因素,以更好地模拟体内环境。
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