基于CS/GelMA水凝胶的类器官功能化研究取得突破
关键词: #健康资讯
关键词: #健康资讯
多细胞构建体作为三维类器官,能够模拟出相应组织和器官的一些结构和功能特征。通常情况下,这些类器官的发育和生长需要水凝胶等基质材料来提供合适的微环境。
生物活性陶瓷在组织工程和再生医学领域被广泛使用,因其生物活性、高生物相容性和优秀的可调节特性。这类陶瓷材料能够调控水凝胶的力学性能,并通过不同信号通路释放离子,以影响干细胞的功能。因此,通过改进水凝胶体系的生物陶瓷材料,有望研发出适用于器官培养和功能化的基质材料。
近期,中国科学院上海硅酸盐研究所的研究人员吴成铁和特聘研究员吕宏旭领导的团队,在生物陶瓷材料复合水凝胶用于支持类器官培养、生长发育和功能化方面取得了新进展。研究团队成功研发了一种复合水凝胶,由硅酸盐生物活性陶瓷硅酸钙(CS)纳米线和甲基丙烯酸明胶(GelMA)组成。优化后,添加适量基质胶可使其成为培养肠道和肝脏类器官的基质材料。这种复合水凝胶对类器官的生长和功能化起到促进作用。CS纳米线释放的生物活性离子对于维持干细胞的稳定和自我更新至关重要,验证了生物陶瓷材料在类器官培养领域的应用潜力。
研究表明,CS纳米线通过释放生物活性离子并调控纳米线对水凝胶基质的机械强度作用,CS/GelMA复合水凝胶能够支持小鼠肠道类器官的生长和发育。CS/GelMA复合水凝胶培养的肠道类器官表现出与基质胶培养的相似生长和发育特征,包括细胞分化类型的表达、器官功能和传代培养的能力等。此外,研究指出,由CS纳米线释放的生物活性离子有助于促进肠道类器官发育的关键信号通路Wnt/β-catenin传导,提高葡萄糖吸收和ATP代谢活性,从而成为CS纳米线促进器官发育的关键机制。
此研究进一步验证了CS/GelMA复合水凝胶的能力,可促进小鼠肝脏类器官的生长发育,培育出的肝脏类器官展现出与正常小鼠肝脏类似的结构和功能特征,说明这种水凝胶在类器官培养领域具有一定潜力和适用性。
这项研究成功制备了一种硅酸盐复合水凝胶,可以用于促进肠道和肝脏等器官的生长和发育。研究探讨了硅酸盐活性材料如何促进器官生长和功能的作用,以及其生物学机制,为类器官研究提供了基础,尤其是在硅酸盐等生物陶瓷材料在该领域应用方面。
有关研究成果是关于“一种含有活性生物的硅酸钙纳米线的水凝胶,用于器官oid形成和功能化”,在《材料地平线》杂志上发表,并已提交申请一项发明专利。这项研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院基础研究领域青年团队计划、上海市基础研究特区计划和上海“扬帆计划”等的支持。
2024-11-15
2024-11-15
2024-11-15
2024-11-15
2024-11-15