载细胞多孔甲基丙烯酸酐化明胶三维支架及对细胞行为的影响

摘要

背景:水凝胶材料支架是三维培养细胞的理想材料之一,但水凝胶内部密集的网络结构对细胞增殖及舒展有明显抑制作用,水凝胶支架内部的多孔结构对上述问题有明显改善。目的:探讨以甲基丙烯酸酐化明胶为支架材料、聚环氧乙烷溶液为造孔剂构建三维载细胞多孔水凝胶支架的方法,以及多孔水凝胶支架对细胞行为的影响。方法:制备甲基丙烯酸酐化明胶水凝胶溶液与聚环氧乙烷溶液,将二者分别以4∶1、3∶1、2∶1、1∶1的体积比混合,加入骨髓间充质干细胞,设计构建可载细胞的三维多孔水凝胶支架,表征支架的微观形貌与力学性能,利用活死染色观察细胞相容性、细胞骨架染色观察细胞形态。结果与结论:(1)扫描电镜下可见,各组支架截面呈均匀分布的多孔结构,各孔隙之间相互连通,孔隙呈类椭圆形或类圆形,随着聚环氧乙烷溶液比例的增加,支架的孔径及孔隙率增加;(2)多频应变曲线显示,各组支架的应变均可达到40%以上,其中体积比1∶1支架的应变可达到60%;随着聚环氧乙烷溶液比例的增加,支架的储能模量下降,其中体积比1∶1支架的力学强度较差,仅能勉强维持支架的形态;(3)体外培养14 d的活死染色显示,各组支架内的细胞存活率均>85%;(4)体外培养14 d的细胞骨架染色显示,体积比3∶1支架中大部分细胞呈短梭形,体积比2∶1、1∶1支架中的细胞呈星形或长梭形,细胞间建立了广泛的连接;(5)结果表明,三维载细胞多孔水凝胶支架有利于骨髓间充质干细胞的舒展和增殖,其中体积比为2∶1的支架兼顾了力学强度及生物学性能,是较为理想的三维细胞培养平台。