大連化物所微流控技術膠原自組裝組織工程材料研究獲進展

文章來源：大連化學物理研究所    發布時間：2015-08-25  

近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員秦建華領導的研究團隊（1807組）利用微流控技術建立了一種新型“微流控氣動模板法”，用于可控實現具有復雜形貌特點的膠原模塊制備與釋放，并利用細胞-細胞，細胞-膠原基質間的相互作用，研究了包含有多細胞類型的微組織形成與功能自組裝，相關結果作為Frontispiece發表在Small雜志（DOI: 10.1002/smll.201500556），并被Materials View China進行亮點報道。

支架材料是組織工程的三大要素之一，其中生物相容性材料的設計與制備備受關注。隨著生物材料領域的快速發展，研究者可以根據可塑性支架材料特性和細胞類型，制備出形態各異的“細胞-支架”模塊，并將其作為基本單元用于復雜組織構建和組織工程應用。膠原是一種天然的細胞外基質成分，也是組織工程應用的理想支架材料。但是，由于膠原機械強度差、易于破碎等特點，通常難以實現膠原模塊的形成與操控，也大大限制了其在體外組織形成和細胞-支架模塊組裝等方面的研究。

該團隊巧妙地設計了一種具有可控夾膜結構的微流控芯片，通過正負氣壓的轉變來控制微模具內夾膜的形變特征，這種方式不僅可實現高黏度膠原溶液的完整灌注，還可實現固化膠原模塊的主動釋放，從而可控完成對大小尺寸、形態各異的“膠原模塊”的靈活操控。此外，利用微尺度流體特性，這種方法還可對膠原模塊內的不同種類細胞進行可控性空間排布。該工作進一步研究了細胞-細胞/細胞-基質間相互作用所引起的膠原模塊形變現象，發現膠原內細胞密度和細胞類型均可對模塊形變產生影響。利用這一特性，研究者通過調節膠原模塊內細胞種類及密度分布，實現了主要由細胞作用力所介導的“血管樣”組織自組裝。這一研究工作為組織工程、細胞自組裝和器官芯片等研究提供了一種全新的思路，在組織損傷修復、再生醫學和發育生物學等研究領域具有重要應用潛力。

大連化物所微流控技術膠原自組裝組織工程材料研究作為封面文章發表