近日，中科院大連化物所秦建華研究員及其團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上發(fā)表題為“水凝膠介導(dǎo)的類器官和器官芯片研究”（Advances in Hydrogels in Organoids and Organs-on-a-Chip）的進(jìn)展報(bào)告。
類器官和器官芯片是生命科學(xué)領(lǐng)域的新興前沿科學(xué)技術(shù)，用以在體外依據(jù)細(xì)胞自組裝和工程學(xué)設(shè)計(jì)等不同原理形成3D器官模型系統(tǒng)，可部分克服傳統(tǒng)動物模型的局限不足，被認(rèn)為是近年來的突破性技術(shù)，在組織器官發(fā)育、疾病研究、新藥研發(fā)和再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。但是，目前類器官和器官芯片在解決細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)成分復(fù)雜性、低可控性、芯片材料吸附性等方面仍面臨一些挑戰(zhàn)。
近年來，隨著材料領(lǐng)域的快速發(fā)展，以水凝膠為代表的生物功能材料為建立高穩(wěn)定性和高可信度的體外3D器官模型提供了新的契機(jī)。水凝膠是一種含水量較高的高分子材料，成分相對明確，大多具有可調(diào)的物理化學(xué)性質(zhì)和良好的生物相容性，可在體外提供仿生細(xì)胞外基質(zhì)，模擬人體組織微環(huán)境并指導(dǎo)多種細(xì)胞行為，已成為組織器官體外制造中的關(guān)注熱點(diǎn)，也為體外建立3D器官模型系統(tǒng)提供了新的途徑。
該進(jìn)展報(bào)告重點(diǎn)介紹了目前不同種類水凝膠材料特性（包括天然、合成、雜化水凝膠等），以及其在類器官和器官芯片中的最新研究進(jìn)展；探討了水凝膠材料的關(guān)鍵理化因素（如化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)和機(jī)械特性等）對干細(xì)胞衍生類器官分化、形成的影響，以及基于水凝膠材料構(gòu)建的器官芯片類型等；此外，針對當(dāng)前類器官和器官芯片研究中面臨的挑戰(zhàn)，從體內(nèi)組織器官發(fā)生到仿生工程學(xué)設(shè)計(jì)策略出發(fā)，提出了基于水凝膠材料構(gòu)建3D類器官模型的策略性指導(dǎo)和可能的解決方案，并對未來該領(lǐng)域發(fā)展方向進(jìn)行了展望。
近年來，秦建華團(tuán)隊(duì)主要致力于器官芯片與生物醫(yī)學(xué)的前沿交叉研究，已經(jīng)在生物功能材料、器官芯片構(gòu)筑，以及干細(xì)胞與類器官研究等方面取得重要進(jìn)展，系統(tǒng)構(gòu)建了一系列功能性的3D組織器官模型和類器官芯片創(chuàng)新體系，為生命科學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)研究和藥物研發(fā)等提供了新的策略、思路和平臺。
上述工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國家自然科學(xué)基金等支持。這也是獻(xiàn)禮大連化物所七十周年所慶文章之一。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902042
