基于双酶交联的透明质酸水凝胶的长期干细胞3D培养系统

来源：生物医用材料杂志IOP

传统的二维细胞培养无法模拟实际的细胞生长环境，细胞的代谢状态，细胞外基质（ECM）蛋白的产生和形态都可能发生改变。因此，可以用于三维（3D）细胞培养的功能性支架依然在持续的探索中。天然基质的水凝胶具有较高的水含量，良好生物相容性，并且结构类似于ECM。然而，用于高效且特别是用于长时间细胞培养的3D水凝胶支架仍然缺乏。因此，制备具有良好稳定性，生物相容性和可控制的生物降解性的水凝胶来优化3D细胞培养具有深远的意义。

通过辣根过氧化物酶（HRP）和过氧化氢（H2O2）交联的苯酚基修饰化透明质酸（Hyaluronicacid–tyramine，HT）水凝胶可以显著改善凝胶的稳定性和机械强度。在这种交联体系中，HRP通过消耗H2O2作为氧化剂来催化富酚类聚合物的交联。供应H2O2的最常用方法是从外部环境直接添加H2O2溶液。然而直接添加H2O2溶液会导致局部的H2O2浓度过高和极快的胶凝速率，这会损害凝胶的相容性，均一性以及可操作性。双酶催化体系提供了一种获得均质水凝胶并克服该问题的新颖方法。该系统由两种酶组成：产生H2O2的氧化酶（例如葡萄糖氧化酶或半乳糖氧化酶）和HRP，其通过聚合物中氧化酚或苯胺基团之间的C–C或C–O交联以形成水凝胶。双酶催化体系可以在温和的环境（中性pH和37°C）下制造水凝胶，而不使用任何有害的化学交联剂。这种方法可以较好地控制水凝胶的凝胶化速率，明显改善其均一性和细胞相容性。

研究内容及主要成果