Advanced Functional Materials:聚阴离子二维纳米片修饰制备的纳米纤维干细胞神经支架

由于成熟的神经细胞不能继续增殖,一旦被破坏便不能自主再生,所以越来越多人关注干细胞诱导神经分化以实现神经疾病再生治疗。其中人工诱导多能干细胞(IPS) 是一种由哺乳动物成体细胞脱分化形成的多能干细胞,具有与胚胎干细胞拥有相似的再生能力,而相比胚胎干细胞,IPS细胞面临的伦理道德争议较小,且规避了个体排异反应的风险,是高效制备神经再生模型的优良选择。IPS细胞非常敏感,细胞行为和细胞分化命运很容易受到细胞外基质动态微环境的影响,因此结合物理和化学刺激因素的纳米结构支架是研究IPS细胞神经分化的理想支架材料。

四川大学程冲研究员和德国柏林自由大学Rainer Haag等使用多价聚阴离子超支化聚甘油硫酸酯来修饰氧化石墨烯以获得具有良好生物相容性和促黏附性能的二维纳米片,随后基于该二维纳米片修饰制备纳米纤维干细胞神经支架,该支架能有效提高和诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells)的黏附、增殖和神经分化。相关结果发表在Advanced Functional Materials上。

这种聚阴离子二维纳米片修饰策略可以极大地提高IPS细胞在纳米纤维的粘附性和增殖性,在普通干细胞培养基中能高效保持其细胞干性。在神经分化过程中,该支架可以促进神经分化及其成熟,同时降低其往神经胶质细胞分化可能性。总体而言,本研究首次提出通过具有优异生物相容性及IPS细胞可黏附性的聚阴离子二维纳米片修饰策略制备纳米纤维神经支架,通过结合多价聚阴离子超支化聚甘油硫酸酯及氧化石墨烯的良好生物相容性和功能蛋白吸附性等优异功能,以及纳米纤维的三维网状物理结构,能有效促进IPS细胞的定向神经分化,同时也为基于碳纳米材料的复合神经支架在干细胞组织工程的应用提供了一条新的途径。

图1. IPS细胞胚体在不同支架材料表面分化7天后的早期神经元标记蛋白Tuj1的免疫荧光检测 (蓝色为DAPI,红色为Tuj1)。

作者简介:

程冲,四川大学高分子科学与工程学院特聘研究员,博士生导师,国家四青人才,四川省特聘专家,高分子材料工程国家重点实验室固定人员,洪堡学者。以第一和通讯作者在Chemical ReviewsScience AdvancesAdvanced Materials (7篇)Nano TodayNano Letters (2篇)Advanced Functional Materials (4篇)SmallNano-Micro Letters等国内外高水平期刊上发表论文70余篇,共发表论文110余篇,总引用5000余次,H-index为40,其中9篇入选ESI高被引,12篇封面论文。在申及授权中国发明专利9项,欧洲专利1项及PCT专利2项,并参编英文著作1章,担任InfoMatAdvanced Fiber Materials等多个国际期刊的杂志(青年)编委。荣获2020年四川省医学青年科技奖及四川大学优秀科技人才奖。

论文信息:

Multivalent Polyanionic 2D Nanosheets Functionalized Nanofibrous Stem Cell-based Neural Scaffolds

Yi Xia, Hua Yang, Shuang Li, Suqiong Zhou, Liyun Wang, Yuanjiao Tang, Chong Cheng,*

and Rainer Haag*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202010145