近日,我所秦建华研究员领导的研究团队(1807组)利用微流控技术建立了一种新型 “微流控气动模板法”,用于可控实现具有复杂形貌特点的胶原模块制备与释放,并利用细胞-细胞,细胞-胶原基质间的相互作用,研究了包含有多细胞类型的微组织形成与功能自组装,相关结果作为Frontispiece发表在Small杂志(DOI: 10.1002/smll.201500556),并被Materials View China进行亮点报道。
支架材料是组织工程的三大要素之一,其中生物相容性材料的设计与制备备受关注。随着生物材料领域的快速发展,研究者可以根据可塑性支架材料特性和细胞类型,制备出形态各异的“细胞-支架”模块,并将其作为基本单元用于复杂组织构建和组织工程应用。胶原是一种天然的细胞外基质成分,也是组织工程应用的理想支架材料。但是,由于胶原机械强度差、易于破碎等特点,通常难以实现胶原模块的形成与操控,也大大限制了其在体外组织形成和细胞-支架模块组装等方面的研究。
该团队巧妙地设计了一种具有可控夹膜结构的微流控芯片,通过正负气压的转变来控制微模具内夹膜的形变特征,这种方式不仅可实现高黏度胶原溶液的完整灌注,还可实现固化胶原模块的主动释放,从而可控完成对大小尺寸、形态各异的“胶原模块”的灵活操控。此外,利用微尺度流体特性,这种方法还可对胶原模块内的不同种类细胞进行可控性空间排布。该工作进一步研究了细胞-细胞/细胞-基质间相互作用所引起的胶原模块形变现象,发现胶原内细胞密度和细胞类型均可对模块形变产生影响。利用这一特性,研究者通过调节胶原模块内细胞种类及密度分布,实现了主要由细胞作用力所介导的“血管样”组织自组装。这一研究工作为组织工程、细胞自组装和器官芯片等研究提供了一种全新的思路,在组织损伤修复、再生医学和发育生物学等研究领域具有重要应用潜力。
上述工作获得国家自然科学基金国际地区合作项目的支持。(文/图 张旭、李艳峰)