可逆水凝膠製備多細胞球的研究

《可逆水凝膠製備多細胞球的研究》是依託南開大學，由張擁軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：可逆水凝膠製備多細胞球的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張擁軍
• 依託單位：南開大學

中文摘要

多細胞球是藥物篩選和腫瘤研究更為理想的體外三維細胞模型，並可作為結構單元通過器官列印技術組裝為各種組織和器官。作為一種多細胞球製備方法，三維支架法還有許多問題有待解決，如多細胞球的釋放、多細胞球大小及其分布的控制等。本項目提出利用可逆水凝膠製備多細胞球的新思路。利用可逆水凝膠的實時膠凝過程實現細胞的包埋，利用它的重新液化過程實現多細胞球的釋放，解決多細胞球的釋放問題，並通過親疏水性調節、功能基團引入以及細胞預組裝等手段調控多細胞球的大小及其分布。本項目擬採用的可逆水凝膠體系為溫度敏感的PNIPAM微凝膠體系，能在非常溫和的條件下（室溫和生理溫度間）實現溶膠-凝膠可逆轉換。本項目的研究可望發展出一種可用於大量製備多細胞球的方法，為多細胞球在藥物篩選、組織工程等領域的實際套用打下基礎。

結題摘要

三維多細胞球是新型的體外細胞模型，在腫瘤研究、藥物篩選和組織工程等領域有重要用途，但其製備上的困難嚴重阻礙了多細胞球的套用。本項目的主要目標是解決水凝膠製備多細胞球方法存在的問題，為此提出利用可逆水凝膠的實時膠凝過程實現細胞的包埋，利用它的重新液化過程實現多細胞球的釋放，解決多細胞球的釋放問題。主要研究的可逆水凝膠體系是溫敏可逆的PNIPAM微凝膠體系。首先利用流變學方法對PNIPAM微凝膠體系的凝膠化過程進行了深入研究，揭示了所形成凝膠的分形結構。在成功實現利用PNIPAM微凝膠體系製備多細胞球的基礎上，進一步探索通過PEG共混、改變微凝膠粒子大小等手段最佳化水凝膠的性能。通過半乳糖改性，促進肝細胞形成多細胞球。發展了一種新型的細胞交聯劑，發現通過細胞預聚集可大大提高多細胞球的形成速度。為了進一步控制多細胞球的分布，又提出了利用圖案化水凝膠薄膜製備多細胞球的新方法。我們利用水凝膠膜的溶脹起皺自發地實現圖案化，無需模板，無需特殊設備。利用這一方法可製備粒徑均一、可控的多細胞球。這一方法簡單、方便、經濟，且與現有二維單層細胞培養方法兼容。除了發展多種多細胞球製備技術外，我們還對有望用於多細胞球的製備其他實時凝膠化體系進行了初步探索。