生物英文文献的讲解.ppt

1、by Janice Kal Van Tam,Koichiro Uto,Mitsuhiro Ebara,Stefania Pagliari,Giancarlo Forte and Takao AoyagiSCIENCE AND TECHNOLOGY OF ADVANCED MATERIALS Volume 13(6)nov 23，2012IF=3.752汇报人：田洁2013年10月29日Mesenchymal stem cell adhesion but not plasticity is affected by high substrate stiffness1目录目录研究背景研究背景-组织工

2、程支架材料组织工程支架材料文献讲解文献讲解文献讲解文献讲解2组织工程支架材料l概念：能与组织活体细胞结合并能植入生物体的材料l功能：为细胞提供获取营养、气体交换、排泄废物和生长发育的场所，也是形成新的具有形态和功能的组织、器官的物质基础。3组织组织工程支架材料的基本要求工程支架材料的基本要求良好的生物相容性良好的生物机械性能合适的生物降解性良好的可塑性可行的灭菌、消毒方法4组织工程支架材料主要包括：（1）天然可降解高分子材料。如胶原（collagen），其本身就是天然骨的组织成分。壳聚糖（chitosan），是甲壳素的衍生物。还有明胶、琼脂、葡聚糖、透明质酸。降解产物易被机体吸收，但强度和加工

3、性能较差，降解速度无法调节。（2）天然可降解无机材料。例如珊瑚是天然动物的骨骼，其中99是磷酸钙。再如，珊瑚羟基磷灰石（CHA）。它们都具有天然珊瑚的多孔结构，有较好的孔隙率。能和靶细胞很好的黏附，而不影响增殖、分化、成骨。但加工困难。5（3）合成可降解高分子材料。常用的可降解合成高分子材料有聚乙二醇（PEG），聚甘油癸二酸酯(PGS)，聚乳酸（PLA）,聚乙醇酸（PGA）,PLGA，聚己内酯（PCL）等。这类材料的降解产物可在体内代谢排除，对机体无害，可塑性较好。（4）合成可降解无机材料。常用的主要有磷酸钙水泥(CPC)，羟基磷灰石(HA),磷酸三钙(TCP),生物活性陶瓷如生物活性玻璃陶瓷

4、(BCG),细胞外基质陶瓷类材料等。（5）复合材料。常用的有聚乳酸羟基磷灰石6 生物材料表面对细胞的影响：生物材料表面对细胞的影响：生物材料表面能生物材料表面能：表面能较高（较亲水）的表面更有利于细胞的黏附和铺展。生物材料表面的蛋白吸附能力生物材料表面的蛋白吸附能力：生理液体中含大量白蛋白和少量ECMs蛋白质（纤连蛋白FN、玻连蛋白VN和层连蛋白LN等）。生物材料表面电荷生物材料表面电荷：在正电荷生物材料表面，细胞的黏附呈现连续性。7 生物材料表面的亲水疏水平衡生物材料表面的亲水疏水平衡：疏水性表面对蛋白质的吸附能力较强。生物材料表面的拓扑（图案）结构生物材料表面的拓扑（图案）结构：细胞根据材

5、料表面的拓扑形貌而取向生长。生物材料表面的生物活性生物材料表面的生物活性：生物材料表面具有整连蛋白认同的配体是细胞识别并接受生物材料为“自体”ECM的关键。8 细胞对物理环境的响应归根结底还是对力学刺激的响应，细胞对基底硬度的影响过程涉及到细胞内部的integrin和RPTP-(受体型酪氨酸磷酸酶-)等聚集构成,并与细胞骨架和胞外配基相连,因此它可以随细胞骨架移动。基质硬度可以调节细胞骨架张力,并藉此通过整合素调节胞内信号分子的活性。跨膜受体整合素及粘附复合物使细胞、细胞骨架和胞外基质形成一个相互连结的大骨架系统。9黏着斑黏着斑（focal adhesion）的结构和功能的结构和功能黏着斑是肌

6、动蛋白纤维与细胞外基质之间的连接方式黏着斑是肌动蛋白纤维与细胞外基质之间的连接方式感受细胞张力10Schematic of cell adhesion(FAFA桥连桥连ECMECM和肌动蛋白细胞骨架和肌动蛋白细胞骨架)1、在细胞与基质连接的早期，悬浮的细胞物理接触基底2、细胞被动接触基底，开始感受基底的硬度3、黏着斑的不成熟形式4、细胞外基质连接细胞骨架的高分子聚合物 很多锚定蛋白和穿梭蛋白参与这个过程11分化实验分化实验细胞粘附分析实验细胞粘附分析实验人工基底膜实验人工基底膜实验hMSCshMSCs和和NHDFsNHDFs两种细胞的培养两种细胞的培养不同硬度的不同硬度的PCLPCL薄膜的制备

7、薄膜的制备材料和方法材料和方法免疫荧光染色和显微镜观察免疫荧光染色和显微镜观察0.9、1.5、50、133MPa12 Structure of mature focal adhesions Cell adhesion rates of(a)hMSCs and(b)NHDFs assessed by AlamarBlue assayhMSCsNHDFs在在PCLPCL和和TCPsTCPs上生长上生长hMSCshMSCs和和NHDFsNHDFs，在，在3 3和和8h8h时用时用AlamarBlueAlamarBlue检测粘附的细胞检测粘附的细胞结果表明：结果表明：hMSCshMSCs比比NHDFs

8、NHDFs对基底硬度有更对基底硬度有更 高的敏感性。高的敏感性。分析原因：可能归因与两种细胞弹性的不分析原因：可能归因与两种细胞弹性的不 同同,hMSCs,hMSCs是未分化的细胞，是未分化的细胞，表现出多能性；表现出多能性；NHDFsNHDFs是分化是分化 的细胞的细胞,已经失去了弹性。已经失去了弹性。实验结果实验结果13Human mesenchymal stem cells do not express vinculin protein when grown on a very compliant substratehMSCs在MATRIGELTM上生长8h和24h后染色结论：FA的蛋白

9、（黏着斑蛋白、桩蛋白、踝蛋白）更易在较硬的基质上形成。14Localization and maturation of focal adhesions,actin cytoskeleton in hMSCs and NHDFs cultured on PCLhMSCsNHDFshMSCs15Human mesenchymal stem cell multipotency on PCL films with different stiffnesses成脂分化生骨分化软骨分化16结论结论软的生物材料增强软的生物材料增强hMSCshMSCs和和NHDFsNHDFs的粘附的粘附在不同的基底硬度上两种细胞的黏着斑成熟的调节不同在不同的基底硬度上两种细胞的黏着斑成熟的调节不同高的基底硬度不影响高的基底硬度不影响hMSCshMSCs的多能性的多能性未分化的细胞未分化的细胞hMSCs为例，对基底硬度有显著的敏感性为例，对基底硬度有显著的敏感性培养在硬培养在硬ECM后的干细胞的分化能力支持当前的模型后的干细胞的分化能力支持当前的模型17Thank You!欢迎各位老师、同学批评和指正！欢迎各位老师、同学批评和指正！18