无机材料表面形貌对干细胞命运决定的调控机制2025-04-27 08:36:10
另一方面,脊纳米粗糙度低于10nm,与平硅基板相比,在整个pSi梯度上增强了rMSC的成脂分化能力。上述两个方面证实:无机活性材料的表面形貌能够调控干细胞的分化。基质材料的机械性能会对干细胞的行为产生一定的影响,进而对类器官的形成和发育产生作用。例如有研究设计了不同硬度的聚乙二醇水凝胶用于支持肠道类器官的发育。实验结果表明较软的水凝胶基质能够维持YAP蛋白的活性,进而促进肠道干细胞的增殖与分化,有利于肠道类器官出芽形成具有隐窝-绒毛结构的类器官结构。因此,利用无机活性材料的机械性能差异能够调控干细胞的增殖和分化,进而有望促进类器官的发育。Ma等将硅酸钙纳米线加入到甲基丙烯酸酐化明胶构建了复合水凝胶,用于支持类器官的发育。由于CS纳米线降低了GelMA的硬度,复合水凝胶组的类器官培养至第三天时YAP表达明显更高,有利于肠道类器官的发育。
一些具有电化学特性的无机活性材料能够产生一定的电刺激而影响干细胞的行为。例如,有研究通过施加来自石墨烯基电极的电刺激将间充质干细胞分化为雪旺细胞样表型。电刺激后的MSC显示出比常规化学处理策略更强的细胞分化和旁分泌活性。此外,不同含量的还原氧化石墨烯或聚苯胺掺杂到可生物降解的聚羟基丁酸酯中可增强其压电响应,进而促进了MSC的粘附和排列。除了上述基于石墨烯的导电材料外,碳基材料例如碳纳米管以及压电材料如钙钛矿结构陶瓷等也显示出良好的电刺激活性,有利于调控干细胞的行为。除了能够提供特定的物理线索调控干细胞行为之外,无机活性材料释放的生物活性离子提供的生化信号也能够用于调控干细胞的行为。
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.