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三维细胞培养的材料选择2021-11-23 09:08:44

近年来,三维细胞培养技术在组织形成、血管发育和器官再造等领域得到了广泛的应用,同时在筛选新药和疗效分析和毒理实验方面,利用三维培养获得了和二维单层培养完全不同的结果,引起了药物学家极大的兴趣。从材料来源划分,可将细胞培养基质材料分为天然材料和人工合成材料两大类。

天然材料是指自然界生长或形成的材料,其生物相容性好,具有细胞识别信号,有利于细胞的粘附、增长和分化。常见的有以纤维素为代表的多种天然材料,另外包括甲壳素、胶原蛋白、明胶、透明质酸、蚕丝及海藻酸钠等,下面着重介绍纤维素材料。纤维素:原料易得,价格低廉,是地球上最古老、最丰富的可再生资源,主要来源于棉、麻、树木、谷类植物和其他高等植物,也可通过细菌的酶解过程产生,如细菌纤维素(BC)。纤维素是由很多 D-吡喃葡萄糖苷互相通过 1,4-糖苷键连接而成的线型天然高分子,含有大量羟基。

以纤维素为原料已广泛应用于医疗卫生行业。但也由于大量羟基的存在导致大量分子内和分子间氢键作用和高的结晶度,赋予纤维素化学稳定性和机械强度的同时,也不溶于水或者一般有机溶剂,因此难以通过溶液方法制备多孔支架。目前主要方法是使用溶解性好的纤维衍生物或使用纤维素的氧化产物制备支架;使用纤维素新溶剂, 例如N-甲基吗啉氧化物(NMMO),氯化锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAC或使用离子液体。近30年来,细菌纤维素(BC)日益引起人们的研究兴趣,相比植物纤维素,BC 拥有更高的分子量,结晶度,持水性,具有生物活性、生物可降解性、生物相容性、超细纳米纤维网络、高抗张强度和弹性模量等独特的性能因此成为国际上新型医用材料的研究热点。目前已经用于软骨组织工程、血管组织工程、骨组织工程和人工皮肤的创制。
 
人工合成材料包括人工高分子材料和人工合成无机材料两大类。人工高分子材料是指通过以石油、煤、天然气及农副产品为原料经化学合成的方法制备而得的高分子聚合物材料。常见的有聚氨酯、聚酯纤维、硅橡胶、聚醚醚酮、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。根据材料的性质,生物医用高分子材料又可分为可降解材料和不可降解材料。前者主要包括聚乙烯亚胺-聚氨基酸共聚物,聚乙烯亚胺-聚碳酸酯共聚物,聚乙烯亚胺-聚乙二醇-聚(β-胺酯)共聚物、聚癸二酸丙三醇酯等;后者主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯等。
 
出自《细菌纤维素复合多孔支架构筑三维细胞培养基质及其性能评价》作者闻晓霜。