組織修復(fù)與再生材料課題組在材料調(diào)控細胞遷移分化行為方面取得系列進展
2015-05-15 來源：中國聚合物網(wǎng)
傳統(tǒng)生物材料本身是沒有生命的。在材料的誘導(dǎo)再生過程中，細胞（包括干細胞和成熟的體細胞）與材料的相互作用，尤其是在材料中的遷移和分化是組織再生的重要前提。與體外的單一細胞遷移模型不同，真正的組織修復(fù)過程中往往涉及到多種細胞的參與，有些細胞的遷移是利于組織再生的，也有一些會對組織的再生起副作用。例如，神經(jīng)修復(fù)過程中，神經(jīng)細胞的伸長和遷移是必要的，而成纖維細胞向受損部位遷移則會導(dǎo)致組織纖維化，抑制神經(jīng)再生。因此，我們設(shè)計了[2-（甲基丙烯；趸┮一鵠二甲基-（3-磺酸丙基）氫氧化銨）]/KHIFSDDSSE多肽（PDMAPS/KHI）互補梯度，并研究了其和對施旺細胞（SCs）和成纖維細胞（FIBs）的選擇性誘導(dǎo)作用。我們定義KHI密度增大，即PDMAPS密度減小的方向為梯度的正方向。梯度能有效誘導(dǎo)施旺細胞的定向遷移，但是對成纖維細胞的遷移有抑制作用。
題為“A complementary density gradient of zwitterionic polymer brushes and NCAM peptides for selectively controlling directional migration of Schwann cells”的論文發(fā)表于生物材料領(lǐng)域頂級期刊Biomaterials（IF: 8.312）上。本課題組已經(jīng)畢業(yè)的任探琛博士做出了主要的貢獻、于珊博士生參加了本研究并做了有益的貢獻。
Ren TC, Yu S, Mao ZW, Gao CY. A complementary density gradient of zwitterionic polymer brushes and NCAM peptides for selectively controlling directional migration of Schwann cells. Biomaterials 2015, 56, 58-67.
之前本課題組已在模型表面構(gòu)建了多種信號梯度，以實現(xiàn)對細胞遷移速度和方向的調(diào)控。但尚未將所建立的方法和技術(shù)應(yīng)用到更復(fù)雜和更高級的生物材料表面。于珊博士生首先對聚己內(nèi)酯薄膜表面進行梯度氨基，引入氨基的密度梯度。隨后通過戊二醛偶聯(lián)的方法固定明膠分子密度梯度，從而實現(xiàn)了對內(nèi)皮細胞粘附額遷移行為的調(diào)控。
題為“Preparation of gelatin density gradient on poly(ε–caprolactone) membrane and its influence on adhesion and migration of endothelial cells”的論文發(fā)表于膠體界面領(lǐng)域核心期刊Journal of Colloid and Interface Science（IF: 3.552）上。
Yu S, Mao ZW, Gao CY. Preparation of gelatin density gradient on poly(e-caprolactone) membrane and its influence on adhesion and migration of endothelial cells. Journal of Colloid and Interface Science, 2015, 451, 177-183.
要利用材料調(diào)控干細胞分化，必須首先明確材料學(xué)因素對干細胞分化行為的調(diào)控規(guī)律，尤其是多種因素的協(xié)同作用。而之前的研究主要集中在闡明干細胞在一種材料性質(zhì)的誘導(dǎo)下分化的行為，例如模量或化學(xué)組成。因此有必要研究當(dāng)兩種材料的信號同時存在情況下，干細胞的分化行為。由于材料的硬度和化學(xué)信號分子如阿侖膦酸鈉（一種成骨誘導(dǎo)因子）已經(jīng)被認為可以調(diào)控干細胞的分化方向，所以我們希望能夠?qū)⑦@兩種材料信號組合起來，考察干細胞在這兩種信號共同作用下（協(xié)同或拮抗）的分化行為。
姜朋飛博士生制備了模量和阿侖膦酸鈉密度均可調(diào)節(jié)的明膠水凝膠材料，用于考察物理和化學(xué)因素對干細胞分化的協(xié)同和對抗作用。發(fā)現(xiàn)提高水凝膠的硬度和增加其上的阿侖膦酸鈉均有利于材料調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細胞的成骨分化。當(dāng)物理和化學(xué)因素互相對抗時，對干細胞分化的影響依賴于阿侖膦酸鈉分子的濃度：其濃度較低時，模量的影響較大；其濃度較高時，化學(xué)分子的影響較大。
題為“Combinational effect of matrix elasticity and alendronate density on differentiation of rat mesenchymal stem cells”的論文發(fā)表于生物材料領(lǐng)域核心期刊Acta Biomaterialia（IF: 5.684）上。
Jiang PF, Mao ZW, Gao CY. Combinational effect of matrix elasticity and alendronate density on differentiation of rat mesenchymal stem cellss. Acta Biomaterialia 2015, 19, 76-84.
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