高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)

甲基丙烯酰化明胶(GelMA)由于具有生物兼容性好、可见光固化的特点,已广泛应用于细胞3D培养、组织工程、生物3D打印等研究领域,已有上万篇学术论文中采用了GelMA水凝胶。EFL团队研制的GelMA产品具有批次稳定、服务专业等优点,自推出以来,已服务哈佛、剑桥、麻省理工、港大、清华、北大、浙大、上交等国内外高校的数百个课题组。


虽然水凝胶内部也自带孔隙结构,但其孔隙过小,使得包裹细胞进行三维培养及生物3D打印时内部的养物质传输及细胞代谢废物排出不畅,致密的孔隙阻碍了细胞更好的功能化。为了提高水凝胶内细胞与外界的物质交换效率,并为细胞生长增殖提供更多空间,EFL团队持续攻关,成功研制出了高孔隙率GelMA水凝胶(多孔GelMA,EFL-GM-PR系列)。


高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)的图1

获得数十乃至数百微米孔隙结构,常规做法是通过乳液造孔获得,这些工艺存在稳定性差、操作复杂等缺点。EFL-GM-PR系列通过材料学颠覆性的设计,其使用体验与常规GelMA材料无任何区别,只需要溶解、光照固化即可轻松获得数百微米孔隙结构水凝胶(图1)。


高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)的图2

图1 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶操作流程


01 微观形貌


EFL-GM-PR系列具有几微米至几百微米的孔道结构以适应不同应用需求。通常三维细胞培养时需要50微米以上的孔隙结构,大的孔隙结构可为细胞提供高效的物质交换通道,也为细胞增殖、生长提供空间,能显著提高细胞的增殖活性。

通过通用偶联型水凝胶荧光染料(EFL-DYE-UF-ENE系列)的荧光标记,可实现多孔GelMA水凝胶内部多孔结构的直观观察(图2)。


高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)的图3

图2 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶可控微观孔道结构的激光共聚焦照片

      

02 细胞培养

EFL-GM-PR系列多孔水凝胶在细胞培养方面具有优异的性能,通过与GelMA无孔水凝胶对比可以明显看出多孔GelMA水凝胶的优势。两种配方的多孔GelMA水凝胶其内部细胞增殖速率均高于GelMA无孔水凝胶,在培养第7天时出现了数倍的细胞数量差。(图3)


高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)的图4

图3 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶内部细胞增殖荧光照片及定量分析


在凝胶表面进行细胞培养时,多孔GelMA同样具有优秀表现,贯通的孔道结构使接种在表面的细胞呈现向凝胶内部迁移的趋势,第9天细胞迁移深度可达约540μm。(图4)


高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)的图5

图4 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶表面细胞培养荧光照片(红色为荧光GelMA)


03 水凝胶培养过程稳定性

多孔结构水凝胶其比表面积远大于普通无孔水凝胶,因此,多孔水凝胶在相同基体凝胶强度条件通常比无孔水凝胶降解更快。为了支持长时间的细胞培养,EFL团队通过优化配方,在实现优异细胞增殖性能的同时赋予多孔水凝胶良好的稳定性。通过与普通GelMA无孔水凝胶对比,EFL-GM-PR系列多孔水凝胶在细胞增殖及凝胶稳定性方面均有更好的表现。(图5)


高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)的图6

图5 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶培养过程稳定性测试数码照片及细胞荧光照片


高孔隙率GelMA水凝胶(EFL-GM-PR系列)的图7

文章来源: EngineeringForLife
水凝胶生物材料

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