合成水凝胶在类器官培养中的优化策略2025-03-21 08:43:28
合成水凝胶其基础构成材料主要是合成聚合物，如聚乙二醇、聚丙烯酰胺和多肽等。合成水凝胶因其网络结构的稳定性和强度而具有较好的机械性能，但缺乏生物活性成分和信号分子，往往不能提供足够的生物化学信号支持。因此，合成水凝胶优化的策略是通过化学修饰或者材料动态重塑响应细胞信号，提供更多的生物活性成分和信号分子。聚乙二醇是研究最多，应用最广泛的合成聚合物之一，易于制备、成本低，具有亲水性和生物惰性。PEG适用于化学改性和机械性能调整。PEG具有线性和分支结构，通过特定细胞黏附、蛋白水解降解和信号分子结合等模拟细胞外环境。可以通过光聚合、迈克尔加成反应、酶反应等形成水凝胶。Lutolf等将具有黏附受体结合基序的单半胱氨酸肽与多臂PEG反应，加入对MMPs敏感的序列双半胱氨酸肽交联剂生成MMP敏感基质；MMP敏感基质会局部降解细胞表面蛋白酶，为3D细胞迁移创造路径。成功实现了合成细胞外基质对细胞信号的响应性，允许细胞在保持材料牵引力的情况下诱导材料重塑。
Ehrbar等开创性地利用因子XIIIa的凝血特性，将其应用于PEG的交联，并同时加入生物活性肽TG-Gln-RGD，构建了一种通过位点特异性酶反应形成和降解生物分子水凝胶。这种酶交联PEG水凝胶方法将因子XIIIa的凝血作用与PEG及MMPs敏感肽化学交联方法结合到一起，实现了PEG水凝胶的位点特异性酶反应形成及可控降解，为后续支持类器官培养的PEG水凝胶研发打下了基础。
出自《支持类器官培养的工程化水凝胶研究进展》作者:陈子然，黄容，李鹏宇.
