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聂和民课题组研究取得新进展

2015年09月27日  点击:[]

基于细胞归巢(cell homing)的组织工程是一种全新的利用细胞(干细胞或者前体细胞)的模式。在某种生物活性因子的引导下,内源性细胞(如宿主干细胞或者前体细胞)从身体某处(如循环系统)迁移并在受损组织或器官中聚集,为机体自发修复提供细胞来源或者所需的微环境。此过程涉及细胞的迁移、吸附、铺展、增殖和分化等复杂过程。如何对以上各个阶段进行调控就成为了组织工程领域的研究重点。

最近,湖南大学生物学院聂和民教授团队通过对支架材料进行设计与优化,改善了细胞在支架材料上的迁移行为。聂和民教授团队王硕博士等人考察了同向静电纤维膜影响细胞行为的机制。研究结果表明:相较于非同向的静电纤维,MSC 在同向纤维上能更快地铺展和黏附,运动更加迅速并且运动的方向更加一致,更加容易浸润纤维膜进并在整个支架内均匀分布(见图1)。此外,MSC 表达较高的Integrin β1 ,Integrin α5和matrix metalloproteinase-1(MMP1)。部分研究成果发表在Journal of Materials Chemistry B, 2015, 3, 3358-3366

图1骨髓间充质干细胞(MSCs)在有序纤维(a, d)、无序纤维(b, e)以及玻片(c, f)表面的的迁移轨迹对比图。

在聂和民教授的指导下,该团队的王硕博士等人利用同轴静电喷雾法(coaxial electrohydrodynamic atomization)开发出具有壳-核结构的高分子材料微球。我们将促进细胞增殖的碱性成纤维生长因子(FGF-2)和促进细胞分化的骨形态发生蛋白(BMP-2)分别包埋到微球的壳和核结构中,模拟了体内细胞的生长环境,实现了最大化的骨分化的效果。相关研究结果发表在Journal of Materials Chemistry B, 2015, 3, 1907-1920。

图2FGF-2与BMP-2的同步作用(左)和先后作用(右)对骨折修复的影响。

基于该团队在细胞归巢领域的贡献,Journal of Materials Chemistry B杂志邀请聂和民教授对生物材料在基于细胞归巢的组织工程中的重要性进行了综述。聂和民教授指导助理教授赵大鹏等人从细胞表面改性和生物材料支架的结构控制等方面,详细阐述了不同的生物材料对细胞吸附、迁移、增殖与分化的影响。相关研究发表在Journal of Materials Chemistry B, 2015, 3, 7319-7333。

上述研究工作得到了国家自然科学基金委和湖南省科技厅项目基金的支持。


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