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基于生物活性离子的类器官微环境构建与功能优化2025-04-27 08:29:01

类器官是源自干细胞或器官特异性祖细胞的三维多细胞聚集体,可以分化和自组织以重现相应器官的特定结构和功能,近十年来,在干细胞和生物医学领域受到了极大的关注。Clevers等报道了一种来源于肠干细胞的小肠类器官,揭示了与天然小肠相似的细胞组成和结构特征,这被认为是第一种类器官。目前,研究者已构建了包括肝脏、胃、肾脏、大脑、心脏等器官和组织的多种类器官。类器官因与真实组织之间的相似性,或因多种器官特异性细胞的聚集和相互作用,而具有广阔的生物医学应用前景,已被用于药物筛选、疾病建模、组织发育和组织再生等领域。鉴于其作为生物医学研究工具的重要性,迫切需要加快类器官的研发和应用。

无机活性材料因其良好的生物活性和可调节性,在生物医学领域得到了广泛的研究。无机活性材料可以调节细胞行为、细胞-细胞和细胞-基质相互作用,从其中释出的离子在驱动组织特异性功能方面起着至关重要的作用。如生物活性离子可诱导细胞表型变化或调节体内微环境以指导组织愈合和再生。此外,钙离子和硅酸根离子在细胞信号传导、能量代谢方面均发挥着重要作用。钙离子可以通过激活相关信号通路而调节干细胞的自我更新和多能性。线粒体中钙离子的增加,可促进线粒体代谢。硅酸根离子能够激活相关信号通路,促进间充质干细胞的分化。因此,无机活性材料的生物学功能可在由干细胞衍生的类器官发育中发挥积极作用。
 
本综述着重对无机活性材料调控类器官发育和应用进行梳理和讨论。我们概述了类器官的构建策略和无机活性材料的生物学功能,从类器官构建必要条件的角度分析了无机活性材料用于类器官研究的潜力;从无机活性材料促进类器官发育和应用角度分析了类器官作为有效的体外工具,辅助无机活性材料的生物相容性研究及其临床应用前景探索。最后,我们总结并展望了无机活性材料与类器官发育和应用结合的研究策略和未来前景。
 
出自《无机活性材料在类器官研究领域的应用》作者:马文平,韩雅卉,吴成铁.