Adv Sci:一種水凝膠沉積技術或能成功「誘騙」幹細胞轉化為特殊的...

2020-12-22 生物谷

2020年9月10日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Advanced Science上的研究報告中，來自芝加哥伊利諾伊大學等機構的科學家們通過研究開發了一種特殊的方法，其或能精準控制水凝膠的沉積，水凝膠由水溶性的聚合物組成，通常在實驗中用於支持細胞用於治療性的目的，同時水凝膠還能模擬細胞外基質，即機體細胞所處的天然環境。

圖片來源：Jae-Won Shin and Sing Wan Wong

研究者表示，這種能在一分鐘內為單一細胞分裝水凝膠液滴的新技術還能被用來「誘騙」骨髓幹細胞分化成為特殊類型的細胞；同時該技術還是對當前技術的改進，當前很多方法通常會以一種不受控的方式將大量水凝膠與細胞混合，這就會使得細胞與其周圍環境之間進行相互作用而難以進行研究，而新型的水凝膠沉積技術就可以用於治療目的，比如支持用於製造新型組織的幹細胞等。

研究者Jae-Won Shin教授表示，大多數試驗都會使用大量的水凝膠與細胞相互接觸，這或許並不能反映機體中到底發生了什麼，而這種水凝膠沉積技術則能使水凝膠和細胞的比例與人體中所觀察到的一樣，更重要的是能夠精確控制單個細胞的比例。研究者觀察到，幹細胞在較薄的水凝膠液滴中要比在大體積凝膠中擴張地更快。

研究者指出，幹細胞在較薄的凝膠液滴中擴張的速度要快好幾個數量級，因此其要比利用相同材料製成的大塊凝膠經歷更大的張力，研究者相信，與大塊凝膠中的幹細胞相比，這種張力會促使較薄凝膠層中的幹細胞更容易轉化成為骨細胞；這種較薄的水凝膠沉積技術或許有望幫助促進幹細胞轉化成為骨組織，從而用於再生醫學目的。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

Sing Wan Wong，Stephen Lenzini，Raymond Bargi, et al. Controlled Deposition of 3D Matrices to Direct Single Cell Functions, Advanced Science (2020). DOI: 10.1002/advs.202001066

相關焦點

  • 科學家如何利用水凝膠技術加速人類健康研究?
    圖片來源：Jae-Won Shin and Sing Wan Wong【1】Adv Sci：一種水凝膠沉積技術或能成功「誘騙」幹細胞轉化為特殊的機體細胞>doi：10.1002/advs.202001066近日，一項刊登在國際雜誌Advanced Science上的研究報告中，來自芝加哥伊利諾伊大學等機構的科學家們通過研究開發了一種特殊的方法，其或能精準控制水凝膠的沉積，水凝膠由水溶性的聚合物組成，通常在實驗中用於支持細胞用於治療性的目的，同時水凝膠還能模擬細胞外基質，即機體細胞所處的天然環境。
  • ...大學孫飛《Sci.Adv》:可注射的光響應水凝膠顯著促進體內軸突再生
    因此作者設想，His6-tag與過渡金屬離子(Co、Ni、Cu和Zn)之間的配位相互作用，也可能為重組蛋白組裝成高級結構提供一種通用方法。　　基於此，香港科技大學孫飛課題組提出了一種簡單有效的方法：通過金屬定向組裝His6標記的蛋白質來構建可注射的光響應水凝膠。
  • 《AFM》綜述:為水凝膠的應用量身定製膠凝機理
    水凝膠是近年最為火熱的生物材料之一。它們具有化學和結構上的多功能性，使其可以在包括組織工程，藥物遞送和細胞培養廣泛使用。水凝膠的形成是溶膠-凝膠轉變過程，並且可以通過設計不同的觸發因素來引發，這些觸發因素可以精確控制水凝膠化動力學和水凝膠結構。所選的水凝膠引發劑和化學性質可能對目標應用的成功實現產生深遠影響。
  • 康奈爾大學馬明林《化學.綜述》1型糖尿病新興技術中的水凝膠
    【科研摘要】以更易管理和無痛的方式為患者提供更嚴格的血糖控制的1型糖尿病治療一直是下一代糖尿病治療的重點。在許多這些新興技術中，即自我調節的胰島素輸送和細胞替代療法，水凝膠被用來緩解某些最長期的挑戰。2.2.1.2 H2O2響應式微針貼劑微針已成為一種吸引人的透皮給藥技術，可無痛地輸送各種大小的活性藥物。幾項成功的人類臨床試驗表明，空心微針的使用可以改善經皮輸送的胰島素，從而調節葡萄糖水平，促進對葡萄糖敏感的智能胰島素斑塊的發展趨勢（圖3）。圖3.葡萄糖反應性微針裝置的示意圖。（a）缺氧敏感的微針陣列貼片裝載GOx和胰島素的示意圖。
  • 人工視網膜技術升級 由水凝膠和生物細胞蛋白組成的人造柔性視網膜...
    打開APP 人工視網膜技術升級 由水凝膠和生物細胞蛋白組成的人造柔性視網膜問世 發表於 2017-05-07 00:53:59
  • 中美團隊用水凝膠修復生殖器缺損,讓試驗兔成功交配並產子
    但由於自身的複雜性、特殊力學性能和無法自行修復等特點，海綿體受損的修複目前仍是生殖領域的一大難題。日前，來自華南理工大學施雪濤教授和美國俄克拉荷馬大學毛傳斌教授帶領的團隊，開發出一種表面有肝素塗層的 3D 列印水凝膠支架，具備了與天然海綿體相當的力學性能，通過手術注入雄兔體內，不僅成功修復了損傷的海綿體，並在 4 個月內成功恢復了陰莖勃起和射精功能。
  • 天津大學科學家世界首創新型細胞培養變色水凝膠
    人民網北京4月26日 蚯蚓切成兩半可以再生，壁虎尾巴斷後可以重新生長，與動物神奇的再生能力不同，人體組織和器官的損傷修復離不開組織工程技術的發展，其技術核心是構建細胞培養基質材料，實現受損組織和器官的重建。
  • 《生物材料》李海燕/陳漢輝:海藻酸鈉凝膠調節吞噬細胞皮膚再生
    從圖1可以看出，BG/SA水凝膠激活了RAW細胞的M2表型，這是在BG/SA水凝膠培養的總細胞中表達ARG標誌物的細胞所佔的百分比（12 h 為64.8％±4.3％，和24 h時為88.1±5.9％）高於對照組（12 h時為48.2±3.5％和24 h時為48.6±2.7％）。圖1.
  • 康寧生命科學:天然水凝膠和細胞外基質(ECM)培養
    水凝膠是由交聯的多聚鏈或複雜的天然或合成蛋白分子組成的網絡構成。由於含大量水，水凝膠具有和天然組織非常相似的生物物理學特性，因而可以作為高效的3D細胞培養基質。水凝膠可以單獨或和其他技術（如固體支架、可通透支持物、細胞微陣列和微流體設備）聯用。
  • 《自然·材料觀點》賓夕法尼亞大學:將水凝膠移動到第四維度
    水凝膠或水溶脹的聚合物網絡在生物醫學領域特別受關注，因為它們可以包裹細胞，並且可以通過模擬天然細胞外基質（ECM）特徵的大量信號進行工程然而，通過這種控制來操縱重要的替代蛋白質的技術的發展一直具有挑戰性。自然材料的一種方法是將蛋白質摻入水凝膠而不會損害其生物活性，這樣就可以以時空精度和亞細胞解析度調節其向包囊細胞的呈遞。
  • 陳根:水凝膠修復生殖器缺損,生物材料挺進生殖「無人區」
    但由於自身的複雜性、特殊力學性能和無法自行修復等特點，海綿體受損的修複目前仍是生殖領域的一大難題。因此，開發一種高效的用於海綿狀重建的再生療法再臨床醫學上具有重大意義。該研究為海綿體組織損傷的臨床難題提供了新的解決方案，研究人員通過結合了水凝膠3D列印技術和缺氧誘導因子（HIF-1α）突變的肌源性幹細胞（MDSCs），構建了一種表面負載肝素塗層的生物工程血管化海綿體修復支架。
  • 被光「掰彎」的超分子凝膠
    在可見光照射下，環糊精與反式偶氮苯有著主客體相互作用，而在紫外光下，偶氮苯由反式變為順式，此時環糊精與偶氮苯將不再匹配並導致出現「滑環」現象，分子鏈的末端之間距離變近，單側光照射下該側材料內的分子更易發生這種反應，宏觀上表現為材料向某一側彎曲，於是，你就看到了文首圖片的現象。
  • 用於增強電化學和光電化學制氫的超厭氧水凝膠
    近日韓國蔚山國立科學技術研究院（UNIST）的研究人員公布了一項新技術，通過在所需的電極表面沉積高孔超氣相水凝膠，使制氫產量提高了5倍。水滴落在荷葉上很容易被彈開，而不是粘附在表面。這是因為荷葉上不規則分布的微泡，具有疏水的特性。從荷葉中得到啟發，研究人員開發出了一種通過增強電極表面來顯著提高制氫效率的技術。
  • Mater|一鍋法原位凝膠體系製備IPN水凝膠用於組織再生
    作為一種廣泛使用的人工關節替代治療方法，自體軟骨細胞的植入用於關節軟骨的再生已成為一種有效且無創的治療方法。為了使細胞植入療法獲得高治療效果，需要將植入的軟骨細胞轉化為具有高彈性和減震特性的原始透明軟骨而不是纖維軟骨。目前，需要製備一種支架材料能夠用於關節軟骨組織再生，並且能為軟骨細胞提供良好的培養環境。
  • 水凝膠網絡動力學可調節血管形態發生
    水凝膠網絡動力學可調節血管形態發生 作者：小柯機器人 發布時間：2020/9/17 15:09:24 美國約翰霍普金斯大學Sharon Gerecht團隊發現，水凝膠網絡動力學可調節血管形態發生
  • 新技術!幹細胞+3D列印,修復受損「丁丁」|修復|陰莖海綿體|細胞|...
    幹細胞+3D列印讓受損海綿體再生修復隨著3D列印技術的興起，研究人員想到，可否藉助3D列印技術重建海綿體，「列印」出一模一樣的海綿體？「要重建骨頭、牙齒這類『硬組織』不難，但要重建海綿體這類軟組織卻不容易，尤其是陰莖海綿體這類能夠收縮、回彈，有特殊力學性能的組織。」安庚說。
  • 水凝膠3D列印「會呼吸」的肺登上《Science》封面,複雜活體器官...
    早在2006年，美國韋克弗雷斯特就成功利用細胞擴增計數在體外培植膀胱，2016年2月，該大學研究團隊利用新開發的3D生物列印系統列印出人造耳朵、骨頭和肌肉組織，移植到動物身上後都能保持活性。
  • 《JMCB》專輯:水凝膠性能與應用
    水凝膠是一類生物啟發的仿生功能材料，主要由交聯的親水網絡和大量水組成。傳統水凝膠缺乏能量耗散機制，物理機械性能差，制約了其應用和發展。如何在水凝膠網絡中構建能量耗散機制，提高水凝膠強度、韌性、抗疲勞性能，將增強增韌機制與功能型結構結合，精確調控或構築水凝膠器件，是水凝膠功能材料和器件領域研究的熱點和難點。
  • Adv. Funct. Mater.:細胞功能的微射流技術
    細胞功能的研究可以為我們揭開生物分子系統的一角，它可以讓研究人員更好地理解生命的力學以及維持它的關鍵過程。蛋白質梯度在引導生物系統中的細胞行為的過程中起著至關重要的作用；被稱為成形素的蛋白質梯度管理著組織的發展，它能確保在組織結構中出現的各種專門細胞能在合適的位置各就其位。在實驗室環境中，我們普遍使用微射流系統來模仿細胞過程；但是直至今日，這種最普遍採用的材料仍然無法完全複製細胞的小環境。
  • 最新調研報告:全球胎盤幹細胞存儲越來越普遍
    根據全球第二大市場研究諮詢公司 Markets and Markets發布的最新市場調研報告，2018年全球幹細胞存儲市場為62.8億美元，未來5年預計以8.2%的複合年增長率增長，至2023年全球市場規模預計達93億美元。