纤维细胞外基质的构建

Small_K._Wunderlich_et_al._05.12.2013_TOC作为一种组织器官的再生、替换、更新和加固手段,工程功能模型的移植迅速引起了社会的广泛关注。

在实验室中,细胞的三维空间培养技术使细胞可以增殖分化成具有一定功能的组织。在受损的组织中植入这些功能模型后,它们分泌的相关生物活性因子,或者与天然细胞体系的整合,将会促进伤病部位的愈合和恢复。

因此,细胞外微环境的一些特定功能在组织工程基质的合成工程中成为令人关注的焦点,例如机械性能、化学性质和拓扑结构。合成聚合物及其加工处理方法可以模仿纤维结构和拓扑结构,具有相似生化组分的或特定力学性质的支架也可以认为设计。

例如,各种可生物降解的聚合物,如聚(ε-己内酯)(PCL)已通过电纺丝技术制备成非织造组织工程支架。然而,与原生组织不匹配的力学性能,以及细胞之间生物活性分子的缺乏阻碍了他们的应用。天然生物分子单独用于组织组装时,由于缺乏粘弹性性质,会导致不稳定结构的形成。因此,典型的制造过程使用的是合成聚合物和天然分子的混合物。

近日,来自克里特大学和F.O.R.T.H的George Fytas教授与来自马克斯普朗克聚合物研究中心的Markus Klapper博士报道了通过模拟自然过程,采用自下而上的自组装方法,来制备水凝胶纤维。这种自组装过程可以通过调整不同的两亲性分子间的相互作用来实现。由两亲性聚合物六苯基苯-聚乙二醇 (HPB-PEG)制备的纤维,通过控制不同分子间的作用力,在极稀的溶液中可以形成大量水凝胶纤维束。通过对PEG链长和聚合单体分子的取代型式的调节,可以实现对水凝胶纤维中水量的调控。对组成水凝胶纤维的两性分子调控将直接影响其纤维的力学性质。其中的合成方法也为生物分子在两性分子链上的键合提供了可能。

本文包含了关于纤维制备的基础知识。在这些概念的基础上,通过这些知识运用的不断扩展,使其得到更好的理解和发展,并用它最终实现与细胞外基质相似的合成纤维基质的制备,同时可以通过对附属生物活性分子或者官能团的调节实现对水凝胶纤维化学和机械性质的精确调控。

原文:Building an extracellular matrix – Fiber by fiber

翻译:李凤