《Small》:用于干细胞扩增和组织工程的 "一体化 "凝胶系统



浙江大学的Hongwei Ouyang团队在Small(IF:13.0)上发表了一篇题为“"All-in-One" Gel System for Whole Procedure of Stem-Cell Amplification and Tissue Engineering”的研究。该研究开发了一种基于明胶甲酰化物 (GelMA) 微球的“一站式”干细胞扩增和组织工程系统。通过三维数字光处理 (3D DLP) 技术制备的 GelMA 微球具有良好的细胞相容性、可降解性和可定制性,为 hADSCs 的扩增提供了理想的环境。



该系统具有以下优势:

高效扩增



与传统的 Cytodex-1 微球相比,GelMA 微球能够显著提高 hADSCs 的存活率、附着率、增殖率和代谢活性。 

简化操作



GelMA 微球可以实现无需消化的细胞传代,并通过快速降解实现细胞的快速收获。 细胞保存:GelMA 微球可以与细胞一起冷冻保存,并在解冻后保持良好的细胞活力和增殖能力。

 组织构建



负载 hADSCs 的 GelMA 微球可以形成骨和软骨微组织,并进一步构建宏观组织结构。 

该研究为干细胞扩增和组织工程提供了一种高效、便捷、可靠的新方法。



研究内容

开发了一种基于 3D 数字光处理 (DLP) 技术的 GelMA MS 制备方法,实现了快速、高效、大规模地制备均匀尺寸的 MS。

 研究了 GelMA MS 对人脂肪来源的间充质干细胞 (hADSCs) 的扩增效果,并与商业 Cytodex-1 MS 进行了比较。

 建立了基于 GelMA MS 的“all-in-one” 细胞培养系统,实现了细胞扩增、传代、分离、保存和构建功能化大型组织等过程。

通过三维 DLP 技术制作 GelMA MSs,并将其用于 hADSCs 培养和大组织构建


 通过“自下而上”的方法构建了成骨和软骨大型组织,展示了 GelMA MS 在组织工程中的应用潜力。

d-f)逐层打印示意图



主要发现

 3D DLP 技术制备的 GelMA MS 具有良好的尺寸均一性、粗糙表面结构和软组织力学特性,有利于细胞附着、增殖和分化。

GelMA MS 的荧光图像。b) GelMA MS 的直径分析


GelMA MSs 和 Cytodex-1 MSs的 ESEM 图像


纳米压痕仪检测的 GelMA MSs 和 Cytodex-1 MSs 的机械性能


GelMA MS 对 hADSCs 的扩增效率高于 Cytodex-1 MS,细胞活力、附着率、增殖率和代谢活性更高。

a-d)在 GelMA MSs 和 Cytodex-1 MSs 上培养的 hADSCs 的细胞活力、细胞附着、细胞增殖和预蓝斑测试


 GelMA MS 可以实现无酶消化传代,简化了细胞培养过程,保证了细胞活力。使用胶原蛋白酶可快速消化,实现了快速、完全地收获细胞。

MS 消化过程中细胞活体/死体染色的荧光图像


 GelMA MS 支持细胞冷冻保存和复苏,细胞活力和增殖能力不受影响。

冷冻和解冻过程后细胞活/死染色、细胞存活率和细胞数量的共聚焦荧光图像


 hADSCs 负载的 GelMA MS 可以通过“自下而上”的方法构建成骨和软骨大型组织,细胞分布均匀,具有特异性功能。

a)通过 "自下而上 "方法构建大型组织的示意图。b,c) 成骨大型组织和软骨大型组织的显微图像。


成骨大型组织的茜素红染色。在成骨大型组织中观察到钙沉积


对软骨大型组织进行阿尔新蓝 8GX 染色。验证了软骨大型组织中存在硫酸软骨素。


成骨(左)和软骨标记物(右)的免疫荧光染色。软骨标志物(SOX9 和胶原蛋白 II)表明 hADSCs 已分化为成骨和软骨细胞系,并在大型组织中产生了特定的基质蛋白。



结论

 总而言之,该“一站式”干细胞扩增和组织工程系统为干细胞研究和应用提供了新的思路和方法,具有广阔的应用前景。


文献原文:10.1002/smll.201906539

文献链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201906539

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创建时间:2024-08-08 14:44