组织修复与再生材料课题组在材料调控细胞迁移分化行为方面取得系列进展
2015-05-15 来源：中国聚合物网
传统生物材料本身是没有生命的。在材料的诱导再生过程中，细胞（包括干细胞和成熟的体细胞）与材料的相互作用，尤其是在材料中的迁移和分化是组织再生的重要前提。与体外的单一细胞迁移模型不同，真正的组织修复过程中往往涉及到多种细胞的参与，有些细胞的迁移是利于组织再生的，也有一些会对组织的再生起副作用。例如，神经修复过程中，神经细胞的伸长和迁移是必要的，而成纤维细胞向受损部位迁移则会导致组织纤维化，抑制神经再生。因此，我们设计了[2-（甲基丙烯酰基氧基）乙基]二甲基-（3-磺酸丙基）氢氧化铵）]/KHIFSDDSSE多肽（PDMAPS/KHI）互补梯度，并研究了其和对施旺细胞（SCs）和成纤维细胞（FIBs）的选择性诱导作用。我们定义KHI密度增大，即PDMAPS密度减小的方向为梯度的正方向。梯度能有效诱导施旺细胞的定向迁移，但是对成纤维细胞的迁移有抑制作用。
题为“A complementary density gradient of zwitterionic polymer brushes and NCAM peptides for selectively controlling directional migration of Schwann cells”的论文发表于生物材料领域顶级期刊Biomaterials（IF: 8.312）上。本课题组已经毕业的任探琛博士做出了主要的贡献、于珊博士生参加了本研究并做了有益的贡献。
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.
之前本课题组已在模型表面构建了多种信号梯度，以实现对细胞迁移速度和方向的调控。但尚未将所建立的方法和技术应用到更复杂和更高级的生物材料表面。于珊博士生首先对聚己内酯薄膜表面进行梯度氨基，引入氨基的密度梯度。随后通过戊二醛偶联的方法固定明胶分子密度梯度，从而实现了对内皮细胞粘附额迁移行为的调控。
题为“Preparation of gelatin density gradient on poly(ε–caprolactone) membrane and its influence on adhesion and migration of endothelial cells”的论文发表于胶体界面领域核心期刊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.
要利用材料调控干细胞分化，必须首先明确材料学因素对干细胞分化行为的调控规律，尤其是多种因素的协同作用。而之前的研究主要集中在阐明干细胞在一种材料性质的诱导下分化的行为，例如模量或化学组成。因此有必要研究当两种材料的信号同时存在情况下，干细胞的分化行为。由于材料的硬度和化学信号分子如阿仑膦酸钠（一种成骨诱导因子）已经被认为可以调控干细胞的分化方向，所以我们希望能够将这两种材料信号组合起来，考察干细胞在这两种信号共同作用下（协同或拮抗）的分化行为。
姜朋飞博士生制备了模量和阿仑膦酸钠密度均可调节的明胶水凝胶材料，用于考察物理和化学因素对干细胞分化的协同和对抗作用。发现提高水凝胶的硬度和增加其上的阿仑膦酸钠均有利于材料调控骨髓间充质干细胞的成骨分化。当物理和化学因素互相对抗时，对干细胞分化的影响依赖于阿仑膦酸钠分子的浓度：其浓度较低时，模量的影响较大；其浓度较高时，化学分子的影响较大。
题为“Combinational effect of matrix elasticity and alendronate density on differentiation of rat mesenchymal stem cells”的论文发表于生物材料领域核心期刊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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