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DNA交联超分子水凝胶DyNAtrix的设计与功能2025-03-21 08:49:37

超分子水凝胶是基于超分子相互作用的可逆的、非共价相互作用的水凝胶。超分子水凝胶可以通过细胞黏附序列增强类器官培养效率,VANSPRANG等报道的低分子量单价和双价自补尿素-嘧啶二酮单体构建的机械响应性超分子水凝胶,引入整合素结合肽UPy-cRGDfK进行功能化,以不同比例组合单价和双价UPy单体可以调整水凝胶的刚度和应力松弛等机械性能;研究者通过使用这种超分子水凝胶培养诱导多能干细胞来源的肾脏类器官,探讨机械环境对肾脏类器官中肾小球发育的作用。

基于DNA文库的全合成超分子水凝胶,是一种动态的DNA交联基质DyNAtrix。DyNAtrix中DNA官能化的超高分子量聚合物骨架由丙烯酰胺-丙烯酸共聚物组成,DNA链充当非共价连接的位点,RGD肽进行修饰;DyNAtrix利用DNA纳米技术自组装形成水凝胶,通过可编辑的交联文库可以实现在极低的DNA浓度下发生凝胶化,在不改变DNA及其他化学成分浓度下控制刚度、应力松弛和降解性等。DyNAtrix表现出高稳定性、生物相容性以及可控的DNaseI降解性。DyNAtrix和Matrigel中培养的人诱导多能干细胞生长情况相似,滋养细胞类器官在DyNAtrix中成功培养长达3周。
 
工程化合成水凝胶中,PEG水凝胶研究最多且最为成熟,初期可控降解的酶交联PEG水凝胶为PEG水凝胶在细胞培养应用上打下基础,而可持续性软化的PEG-RGD-LAM水凝胶和PEG-RGD水凝胶在支持类器官的建立与培养基础上,能够通过调整机械性能优化类器官生长效率,准确模拟体内纤维化肝脏力学,这些研究结果无疑让PEG水凝胶成为支持类器官培养的工程化水凝胶中最为突出的存在。PEG衍生的水凝胶各具优势,其中PEG-4MAL水凝胶可以作为注射载体,并支持免疫类器官的建立,Hybrid50水凝胶能够通过动态重排实现应力松弛效应,Amikagel利用细胞-细胞和细胞-底物的相互作用来促进细胞的自发聚集。
 
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.