淺析細(xì)胞支架材料的機(jī)械性能要求

　　細(xì)胞支架是研究組織工程和再生醫(yī)學(xué)的合適平臺，組織工程和再生醫(yī)學(xué)涉及許多不同的人工和生物材料，經(jīng)常集成在復(fù)合支架中，其中脫細(xì)胞支架是理想的組織工程用支架。脫細(xì)胞支架是指從組織中去除了引起免疫排斥反應(yīng)的細(xì)胞和部分抗原成分的脫細(xì)胞基質(zhì)(dECM)支架，其特點(diǎn)是降低了在體內(nèi)植入時(shí)導(dǎo)致免疫排斥的能力。脫細(xì)胞后組織器官原有的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)、一些非抗原活性成分如多糖、膠原蛋白、糖蛋白和纖維連接蛋白等得到保留，許多天然的細(xì)胞結(jié)合位點(diǎn)被保存在支架中，有助于再生過程中細(xì)胞的粘附、增殖和分化。目前細(xì)胞支架已經(jīng)廣泛應(yīng)用于全器官工程中器官再生、組織修復(fù)和重建、生物打印、疾病模型和藥物篩選以及細(xì)胞培養(yǎng)等方面，為解決供體和體外模型的短缺提供了新方法。

　　細(xì)胞支架材料的機(jī)械性能要求：

　　在早期培養(yǎng)細(xì)胞的嘗試中，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)適宜的溫度、氣體、營養(yǎng)環(huán)境和信號分子對細(xì)胞的生長起到重要作用；而在更近期的研究中，有證據(jù)表明機(jī)械刺激也會影響和調(diào)控細(xì)胞的形態(tài)和行為，這也是3D培養(yǎng)與2D培養(yǎng)的細(xì)胞存在差異的主要原因之一。ECM的機(jī)械性能體現(xiàn)在硬度、粘彈性等方面。這些因素從一系列維度影響著細(xì)胞行為，并在發(fā)育調(diào)節(jié)、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、組織再生、疾病進(jìn)展和藥物反應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　細(xì)胞在支架材料上的生長需要以粘附為基礎(chǔ)，但在實(shí)際操作中，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)并不容易。以Matrigel為代表的天然材料較易使細(xì)胞自然粘附；但在生物活性較弱的合成材料中，因?yàn)槿狈ψ尲?xì)胞錨定的位點(diǎn)，無法和細(xì)胞建立聯(lián)系，常需要額外交聯(lián)一些基團(tuán)來讓細(xì)胞貼附。例如，Arg-Gly-Asp（RGD）就是一種廣泛應(yīng)用的促進(jìn)細(xì)胞粘附的肽。

　　此外，細(xì)胞膜上多種多樣的蛋白可以識別環(huán)境中的分子、接收機(jī)械刺激，并對此作出反應(yīng)。人們在設(shè)計(jì)細(xì)胞外基質(zhì)支架的時(shí)候，可以考慮加入這些刺激因素，以更好地模擬體內(nèi)環(huán)境。