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Biomaterials:利用三维纤维支架可促进干细胞大规模增殖和分化

(责任编辑:泉水)
 

2012年9月27日 讯 /生物谷BIOON/ --因为多能性干细胞能够自我更新和分化为一系列不同类型的特化细胞,所以它们被期待能够引发治疗诸如I型糖尿病和帕金森并之类的疾病方面的变革。然而,在这变成现实之前,科学家们必须开发出大规模生产这些细胞的培养系统。为了克服之前的单层基质系统(single-layer-substrate system)所产生的局限性,来自新加坡的一个研究小组开发出一种三维支架(scaffold)从而能够在确定的化学条件下促进干细胞增殖和分化。重要的是,这种系统的规模能够被放大化。这种支架是由微小的纤维组成的,其中这些纤维是通过将携带极性相反的电荷的聚合物链(polymer strand)编织在一起而获得的。

来自新加坡A*STAR生物工程与纳米技术研究所的Hongfang Lu和Andrew Wan领导了这项研究。Wan注意到,基于纤维的支架不仅避免消耗大量的关键性生长因子,而且它还将保护这些细胞遭受在大规模生物反应器中产生的剪切应力(shear stress)。

为了制造这种支架,研究人员选择一种带正电荷的被称作几丁质的生物聚合物(从蟹壳中提取出来的)和一种带负电荷的被称作海藻酸钠(sodium alginate)的聚合物。在把这两种水溶性聚合物的液滴加到无菌的基质上,他们利用镊子将这两种液滴界面相互接触,从而形成几丁质-海藻酸钠复合物。基于分子间静电引力,这种复合物能够延伸成连续性的纤维。随后,他们将这种纤维卷到一种支撑物(holder)上,从而获得这种三维支架系统。

Lu解释道,他们的系统提供一种微环境,在那里,干细胞能够大量生长。当经过多次传代培养后,被包裹的干细胞仍然保持多能性,而且并不产生任何基因突变。再者,当这些干细胞在纤维中进行冷冻保存时,它们表现出非常好的活力,再者,依赖于所获得的培养基,它们能够自我更新或者分化。她补充道,“这些小尺寸的纤维是非常好有用的,这是因为它们允许营养物和生长因子在支架内有效地向细胞扩散去。”

如今,研究人员正计划利用这种方法来产生用于细胞疗法的可移植组织。(生物谷Bioon.com)