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超分子水凝胶的机械特性调控与类器官研究2025-03-24 08:36:19

聚丙烯酰胺水凝胶可以调节刚度在心血管类器官中促进血管化心肌形成,但应用于类器官培养的聚丙烯酰胺水凝胶较少,可能是因为聚丙烯酰胺凝聚中易残留丙烯酰胺单体,而丙烯酰胺具有细胞毒性、神经毒性、生殖毒性与致癌性,限制了聚丙烯酰胺水凝胶在细胞培养方面的发展。PIC水凝胶能够支持类器官的建立与分化,但在维持类器官干性方面仍欠缺。自组装肽水凝胶已有商业化产品,在类器官应用方面非常成熟。超分子水凝胶的刚度、应力松弛等机械特性可以灵活调整,适应具体类器官研究需求。

基质胶具有充足的天然细胞黏附结构域能够促进细胞附着,是目前干细胞培养的最佳基质,能让干细胞保持自我更新能力和未分化状态。基质胶和脱细胞基质在小鼠体内成瘤实验和肿瘤异种移植衍生的肿瘤类器官建立具有天然优势。但是,基质胶和脱细胞基质具有潜在抗原性,成分不确定性,批次差异,机械、生化特性不可调节性等缺陷。
 
工程化水凝胶的物理特性及生物特征能够进行调控,达到模拟细胞外环境的生物识别和信号功能目的,并可适应不同类器官培养条件需求,克服了基质胶与脱细胞基质的上列局限性。工程化水凝胶可根据实际研究需求调节物理化学性质,比如模拟不同器官组织的特性,构建疾病模型模拟疾病状态,调整水凝胶固液状态适应微流控系统、生物芯片等应用;工程化水凝胶的成分可定义性及生物相容性对类器官的临床转化具有重要意义,在精准医疗上用于药物筛选,搭建个性化类器官模型进行药敏实验,再生医学上用于器官组织修复替代等;随着技术的不断发展,工程化水凝胶在未来类器官的临床研究、药物研发、精准医疗等多个发展领域是理想的培养材料。
 
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.