圍繞超短肽構(gòu)建的組織工程支架為實(shí)驗(yàn)室研究骨再生提供了一個(gè)新平臺(tái)。
在 KAUST 開發(fā)的肽自組裝成軟骨樣水凝膠，模擬支持體內(nèi)骨骼形成的天然基質(zhì)。其生理相關(guān)特性使這種細(xì)胞友好型生物材料能夠支持骨髓前體細(xì)胞的生長(zhǎng)和發(fā)育。它還使管狀血管成形，這是骨骼健康和修復(fù)的關(guān)鍵部分。
我們的系統(tǒng)是一個(gè)簡(jiǎn)單、高效且穩(wěn)健的模型，與天然骨組織的復(fù)雜結(jié)構(gòu)非常相似。使用這些基于肽的水凝膠，我們現(xiàn)在可以為組織工程、生物醫(yī)學(xué)研究和藥物測(cè)試構(gòu)建 3D 疾病模型。”由生物工程教授 Charlotte Hauser 領(lǐng)導(dǎo)的 KAUST 研究人員此前曾表明，他們的超短肽可以與 3D 打印機(jī)噴嘴中的細(xì)胞混合，形成一種生物墨水，一旦噴出，就會(huì)立即固化成所需的形式2。但目前尚不清楚合成材料是否能夠維持骨骼發(fā)育的全部復(fù)雜性，包括骨骼特異性干細(xì)胞的粘附、擴(kuò)散和分化，以及營(yíng)養(yǎng)轉(zhuǎn)移和代謝廢物清除所需的血管侵入。
Alshehri 對(duì)該平臺(tái)進(jìn)行了測(cè)試。她和豪瑟，以及博士。學(xué)生 Hepi Hari Susapto 通過(guò)改變混合物中肽的濃度來(lái)微調(diào)水凝膠的剛度。一旦他們具有適合骨骼生長(zhǎng)的機(jī)械特性，研究人員就會(huì)用骨髓來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞接種支架。在這些 3D 結(jié)構(gòu)中，細(xì)胞保持了自我更新的能力，并且在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以轉(zhuǎn)化為骨形成骨細(xì)胞。
KAUST 團(tuán)隊(duì)更進(jìn)一步。研究人員將取自人臍靜脈的細(xì)胞添加到他們的微型骨支架中，發(fā)現(xiàn)這種材料也可以支持血管形成的密集網(wǎng)絡(luò)。“我們的模型成功地適應(yīng)了一種以上的細(xì)胞類型，而不會(huì)影響它們的生存能力，”Alshehri 說(shuō)，他現(xiàn)在希望開發(fā)更復(fù)雜的骨組織模型用于動(dòng)物模型的評(píng)估，并最終作為骨病患者的再生療法.
Alshehri、Hauser 和他們的同事還希望將該平臺(tái)擴(kuò)展到其他醫(yī)療應(yīng)用，而不僅僅是骨骼再生。“由于血管是天然組織的一個(gè)組成部分，”Alshehri 說(shuō)，“在這些水凝膠中成功的 3D 內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)對(duì)組織工程應(yīng)用具有廣闊的前景。”
標(biāo)簽： 水凝膠
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