基于细胞打印的三维MCF-7乳腺癌细胞球高通量构建研究

基于细胞球的体外组织模型在生理病理机理和药物筛选方面具有重要的研究意义和广阔的应用前景,利用微纳生物制造技术可控构建细胞球已吸引了越来越多研究者的关注。微孔板法作为一种简单易行的细胞球构建方法经常被研究者采用,但目前的微孔板法存在结构制备和可控性不足、细胞种植不均匀以及细胞容易流失等问题。本文利用自行搭建的细胞打印技术制备载细胞的明胶微凝胶作为模板,构建了带有凹面微孔阵列的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯水凝胶微孔板芯片并原位形成了乳腺癌细胞球。本方法操作灵活、可控性好,避免了细胞种植不均匀和细胞流失等问题,在组织工程、再生医学以及药物筛选等研究具有重要的应用价值。     

海藻酸钠水凝胶中粘附位点及空间构建促进MG-63细胞铺展及成骨分化

细胞粘附与铺展是三维水凝胶基质中贴壁依赖型细胞存活所必须的两个条件,将细胞粘附位点的引入和凝胶中细胞铺展空间的构建相结合,提出了同时含有RGD多肽和明胶微球的粘附型大孔水凝胶模型,以促进细胞在其中的铺展与分化。该模型采用光交联海藻酸钠水凝胶为基础,同时引入RGD多肽和明胶微球,通过RGD多肽的共价接枝为细胞粘附提供前提,利用明胶微球在37℃下的快速降解性,为细胞的进一步增殖和铺展以及分化提供所需空间。结果显示,明胶微球的加入提高了凝胶的力学性能,同时降低了凝胶的溶胀率。RGD和明胶微球的引入能够很好地支持MG-63细胞在其中的增殖、粘附与铺展,并显著提高其碱性磷酸酶活性,上调成骨相关基因(BMP-2,COL-I和OCN)的表达。而在不含微球的RGD-ALG和ALG凝胶中,细胞铺展及成骨分化均受到很大抑制。     

ADSCs-壳聚糖/明胶水凝胶工程化软骨的三维动态构建

组织工程软骨的体外构建被认为是一种有希望治疗关节软骨缺损的有效途径。为评估载脂肪干细胞(Adipose-derived stem cells,ADSCs)壳聚糖/明胶水凝胶支架,在体外动态构建组织工程软骨相对传统静态培养的优势,本研究用壳聚糖/明胶制备了软骨仿生支架,并检测其物理性质。在制备的水凝胶支架上以1×107cells/m L密度接种ADSCs后,分别置于转瓶及T-瓶的软骨诱导基中培养两周,通过试剂染色、代谢检测和电镜观察,考察了细胞的软骨分化能力、活性、生长分布、渗透深度、增殖及胞外基质分泌情况。结果表明,壳聚糖/明胶支架的平均孔径为118.25±19.51μm,孔隙率为82.60±2.34%,吸水率为361.28±0.47%,弹性模量为61.2±0.16 k Pa,具有良好生物相容性。ADSCs生长状态良好,可向软骨细胞分化,适于作为组织工程软骨构建的种子细胞。表征结果显示,转瓶内水凝胶支架中细胞蛋白多糖的表达更显著,细胞生长分布更加均匀,细胞外基质分泌基本填满整个支架。因此,转瓶载壳聚糖/明胶支架所提供的三维动态环境,是体外构建组织工程软骨的良好方法。     

Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸复合水凝胶用于血管组织工程细胞负载与3D培养EI北大核心CSCD

胶原、海藻酸钠和透明质酸是天然来源的高分子材料,具有良好的细胞相容性与生物安全性,在细胞培养、组织工程、药物负载等方面具有广泛应用。单纯的胶原力学性能较差,将胶原与海藻酸钠制备成复合水凝胶材料后,可以通过调节海藻酸钠与Ca^(2+)交联程度来改变水凝胶支架的力学性能和孔隙率,模拟细胞培养的力学环境和细胞微环境。本研究通过PIUMA纳米压痕仪和DHR流变仪表征Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶的杨氏模量和溶胶-凝胶转变温度。并将内皮细胞与间充质干细胞在水凝胶微环境内进行3D培养,倒置荧光显微镜观察细胞培养0,3,5,7 d时细胞的活力情况,表征Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶的细胞相容性,并在内皮细胞与间充质干细胞培养0,1,4,6 d时,观察内皮细胞的迁移、成血管情况,在培养1,6,9 d时,观察内皮细胞的生长扩散情况。结果表明:水凝胶杨氏模量为(600±81)Pa,水凝胶的溶胶-凝胶转变温度为23.2℃。细胞培养0,3,5,7 d时,活力持续增强,培养4,6 d时,观测到共培养下内皮细胞的迁移,培养1,6,9 d时,水凝胶内的内皮细胞球体持续生长扩散。本工作表明,Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶对内皮细胞与间充质干细胞具有良好的细胞相容性,可用于细胞3D培养的理想支架材料。水凝胶的杨氏模量和溶胶-凝胶转变温度对细胞活力无损害,可作为研究血管新生的相关体外模型,在血管组织工程研究中具有重要的应用前景。     

胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的构建及其对细胞行为的影响

利用溶液共混法制备了胶原/海藻酸钠混合液,建立了制备胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的方法,并证实互穿网络凝胶中,胶原与海藻酸钙二者共存且相互独立,胶原结构保持完好。与传统海藻酸钙水凝胶相比,本文建立的胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶表面疏水性增强且凝胶结构更加疏松,更利于细胞粘附与物质传递。以人源成纤维细胞为模型,通过考察细胞在凝胶表面与凝胶内部的形态,进一步证实胶原分子在胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的表面与内部均有分布。细胞迁移实验结果也表明该胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶不仅能有效保持细胞活性,且为细胞迁移行为的研究提供了一种新的研究模型。     

微纳米生物玻璃的体外成骨性能研究

微纳米生物活性玻璃因其具有特殊的形态结构和理化性能目前引起众多研究者的关注,但是目前对微纳米生物活性玻璃的结构及形态对细胞性能的影响研究的较少。本文通过溶胶-凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊结构和形态的微纳米生物活性玻璃,并通过体外细胞实验,研究了这种微纳米结构对人骨髓间充质干细胞成骨性能(ALP,Runx2,Col1a1和OPN)的影响,结果证明具有规则形态的生物活性玻璃(SBG)相比不规则形态的生物活性玻璃(IBG)更能促进细胞的体外成骨性能,为将来设计具有特定结构的生物活性玻璃提供了参考依据。     

基于电诱导沉积原理制备形状可控的海藻酸钙-多聚赖氨酸水凝胶微封装胶囊

海藻酸钙水凝胶是一种具有良好生物相容性、生物降解性的生物医用高分子材料。文中提出了一种基于电诱导沉积原理制备形状可控的海藻酸钙-多聚赖氨酸(PLL)水凝胶微封装胶囊。在涂有光刻胶的FTO导电玻璃表面上利用光刻技术制造多种预设图案的微电极,基于电诱导沉积原理在微电极上制备特定几何结构海藻酸钙水凝胶,通过PLL等试剂的处理最终得到环形与六边形结构的海藻酸钙-PLL水凝胶微封装胶囊,酵母细胞包含在微封装胶囊中进行24 h的培养,获得有一定生物活性的细胞。这种方法可以制备用于组织工程学研究的生物支架,将对细胞装配,生物打印以及药物输送等领域有重要的参考价值。     

生物玻璃/聚乳酸多孔微球的制备及其作为细胞载体的研究

具有大孔结构的多孔微球既可以在体外扩增细胞, 还可以作为细胞的传输工具, 通过注射的方式把细胞输送到需要修复的组织部位。生物玻璃虽然生物活性良好, 但难以直接制备成大孔结构的微载体。因此, 本研究将生物玻璃(BG)与聚乳酸(PLA)高分子复合, 通过复乳法制备了一种含生物玻璃的多孔微球细胞微载体。并通过扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等方法研究分析了微球的形貌、组成和离子释放。通过细胞实验, 证明细胞可以在微球的多孔结构中粘附和增殖, 并且生物玻璃可以促进细胞增殖, 在组织工程中具有潜在应用。     

高精细水凝胶微图案的快速制备及其对细胞行为的诱导

为探索不同尺寸的水凝胶微图案对细胞的诱导调控作用,本文采用飞秒激光无掩模投影光刻技术,将水凝胶前驱体溶液制备成所设计的图案,同时结合大面积拼接,获得了具有大面积、不同尺寸的多边形和多角星微结构.详细研究了微结构的最佳加工条件及其浸润性.带有微结构的基底与成纤维细胞共培养的实验结果表明,微结构的空间限位作用会改变细胞形貌...     

光聚合PEXS-A水凝胶材料的合成及包埋活细胞的性能

光聚合水凝胶材料在组织工程中发挥着重要作用。本研究合成了一种可快速光聚合的水凝胶材料——丙烯酸酯封端聚乙二醇聚木糖醇癸二酸共聚物(PEXS-A),从聚乙二醇投量、酰化剂选择和透析时间三个方面对合成工艺进行了探索并对水凝胶的细胞相容性和降解性能进行表征。通过比较预聚物水溶性确定聚乙二醇投量,采用核磁共振氢谱图(1H-NMR)对材料进行结构分析并计算材料丙烯酸酯化程度;将透析0 h、24 h、48 h、72 h的水凝胶材料与细胞一同培养,采用CCK-8细胞毒性检测试剂盒对细胞存活率进行检测;将细胞包埋于水凝胶材料中置于细胞培养基中培养48 h后用活/死细胞双染试剂盒荧光染色观察细胞存活情况,并测试了PEXS-A水凝胶在磷酸缓冲液(PBS)中37℃下降解28 d过程中的质量变化。结果表明,聚乙二醇质量分数为60%时得到易溶于水和最高羟基比例的PEXS预聚物,PEXS-A丙烯酸酯化程度可达91. 61%,在紫外光照下1 min内能聚合成水凝胶,PEXS-A预聚物水透析48 h后合成的水凝胶细胞毒性较低,与对照材料PDLLA相当,细胞包埋于PEXS-A水凝胶培养48 h后有极高的存活率,PEXS-A水凝胶还具有生物降解性能,其在体外28 d可降解52. 85%±0. 64%(质量分数)。