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静电纺丝纳米纤维-细胞外基质复合材料

作者:轻子纳米科技来源:原创 日期:2017年8月25日 00:29

    静电纺丝纳米纤维-细胞外基质复合材料,其制备方法步骤简单易行,无需大型设备。兼具有静电纺丝纳米纤维以及细胞外基质的优点,与单纯的静电纺丝纳米纤维材料或细胞外基质材料相比,具有很好的生物相容性,同时也具有很好的机械力学性能,更易于细胞黏附增值。在医学组织工程修复上有很高的应用前景和实用价值,能有效促进细胞的黏附生长、增殖、迁移和分化,可大规模扩增培养干细胞。此外,复合材料还具备低抗原性,经过严格筛选,无疾病传播风险。

 

    静电纺丝技术,因其操作简便、可纺材料广泛,在过去二十年中得到了飞速发展,正成为超细纤维制备工艺中最常用的技术之一。电纺纤维的直径多为纳米或亚微米级,具有极高的比表面积和孔隙率,在组织工程领域具备一定应用潜力。有资料表明,纳米纤维支架纺织状的形貌结构以及纳米级别的纤维直径与动物体内的天然蛋白纤维非常类似,该种结构可极大地促进种子细胞的黏附、生长以及繁殖。但是静电纺丝材料的缺点是疏水性强,不利于细胞的粘附,并且降解产物呈酸性,在体内容易引起炎症反应。

 

    存在于细胞间的纤维状和球形蛋白质的网状系统称之为细胞外基质(ECM),ECM是细胞环境的一种重要组成部分,细胞分泌的各种ECM成分形成基质间质和基质膜,在体内细胞锚定在该构架上。这些结构提供了组织特异性组织学的机体形成和发展所需要的空间定位和稳定性。细胞外基质(ECM)包括胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖、以及弹性蛋白,通过维持细胞存活、决定细胞形状、调节细胞增殖、控制细胞分化并参与细胞迁移来保持组织功能正常,维持新陈代谢旺盛。脱细胞基质由于去除了细胞和可溶性蛋白等引起免疫反应的物质,并且保留了原先的天然结构,已经得到了广泛的应用。但是单纯使用细胞外基质作为组织工程修复材料具有机械力学性能差,不能有效的抵抗软组织的压力等缺点。

   

    细胞载体培养是一种可以大规模培养贴壁细胞的技术和方法,是当前贴壁依赖型细胞大规模培养的主要方法。通过对细胞没有毒副作用的载体介质,细胞贴附于载体表面或内部,可以大大提高细胞培养面积和效率,如微载体培养技术,具有均相培养兼具平板培养和悬浮培养的优势,培养条件(温度、pH值、二氧化碳浓度等)容易控制,并且培养过程系统化、自动化,不易被污染。但是,目前市面上的细胞载体(例如Cytodex系列微载体)大多价格昂贵,不适于工业化大规模培养细胞。目前用于干细胞大规模扩增的载体材料包括天然材料和人工合成材料两种,人工合成的材料主要有聚乙交醋、聚丙交醋以及两者的共聚物等。人工合成材料的缺点是疏水性,不利于细胞的粘附,并且降解产物呈酸性,对细胞。而天然材料来源于动物或人体,其网状结构、成分、生物力学环境适合种子细胞的生长、发育及新陈代谢,材料可降解,因此越来越受到研究者的重视。

   

 静电纺丝纳米纤维-细胞外基质复合材料的研发实现克服以上细胞外基质材料作为细胞载体的不足,有利于降低日后工业化大规模贴壁细胞载体培养的成本。静电纺丝纳米纤维-细胞外基质复合材料应用于高分子材料技术领域和组织工程技术领域。(部分资料整理于专利网,该发明专利号CN103877622B)

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