組織修復與再生材料課題組在材料調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
傳統生物材料本身是沒有生命的。在材料的誘導再生過程中，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，神經修復過程中，神經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致組織纖維化，抑制神經再生。因此，我們設計了[2-（甲基丙烯酰基氧基）乙基]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”的論文發表于生物材料領域頂級期刊Biomaterials（IF: 8.312）上。本課題組已經畢業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建了多種信號梯度，以實現對細胞遷移速度和方向的調控。但尚未將所建立的方法和技術應用到更復雜和更高級的生物材料表面。于珊博士生首先對聚己內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的方法固定明膠分子密度梯度，從而實現了對內皮細胞粘附額遷移行為的調控。
題為“Preparation of gelatin density gradient on poly(ε–caprolactone) membrane and its influence on adhesion and migration of endothelial cells”的論文發表于膠體界面領域核心期刊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.
要利用材料調控干細胞分化，必須首先明確材料學因素對干細胞分化行為的調控規律，尤其是多種因素的協同作用。而之前的研究主要集中在闡明干細胞在一種材料性質的誘導下分化的行為，例如模量或化學組成。因此有必要研究當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信號分子如阿侖膦酸鈉（一種成骨誘導因子）已經被認為可以調控干細胞的分化方向，所以我們希望能夠將這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節的明膠水凝膠材料，用于考察物理和化學因素對干細胞分化的協同和對抗作用。發現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控骨髓間充質干細胞的成骨分化。當物理和化學因素互相對抗時，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”的論文發表于生物材料領域核心期刊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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