近日，國(guó)家納米科學(xué)中心蔣興宇研究員課題組將平面上的細(xì)胞圖案化技術(shù)和應(yīng)力引發(fā)自卷曲技術(shù)結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了多種細(xì)胞在三維管狀結(jié)構(gòu)上的層狀分布。
人體內(nèi)有許多管狀的組織結(jié)構(gòu)，這些組織大部分都具有一個(gè)共同特點(diǎn)：管壁都是由多層不同的細(xì)胞構(gòu)成。例如，血管從內(nèi)到外一般具有三層細(xì)胞結(jié)構(gòu)：血管內(nèi)皮細(xì)胞，平滑肌細(xì)胞，成纖維細(xì)胞。某些情況下，平滑肌細(xì)胞甚至有環(huán)形和縱形兩種分布形式。如何在體外實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的多種細(xì)胞的可控分布，從而zui真實(shí)地模擬體內(nèi)組織的細(xì)胞分布情況，一直是研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。
近日，國(guó)家納米科學(xué)中心蔣興宇研究員課題組將平面上的細(xì)胞圖案化技術(shù)和應(yīng)力引發(fā)自卷曲技術(shù)結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了多種細(xì)胞在三維管狀結(jié)構(gòu)上的層狀分布。以聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜為例，采用雙層膜結(jié)構(gòu)，通過拉伸產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力使得這種雙層膜可以從平面自發(fā)卷曲成多層管狀結(jié)構(gòu)。在平面的情況下，通過帶有三條平行管道的PDMS芯片將三種細(xì)胞（血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞）依次輸送到自卷曲膜的規(guī)定位置，釋放自卷曲膜后，材料帶著細(xì)胞自發(fā)卷曲成多層管結(jié)構(gòu)，即zui內(nèi)層是血管內(nèi)皮細(xì)胞，中層為平滑肌細(xì)胞，外層為成纖維細(xì)胞。
同時(shí)，在自卷曲膜的表面通過光刻和軟刻蝕技術(shù)可以制備微結(jié)構(gòu)，根據(jù)接觸誘導(dǎo)的原理使得平滑肌細(xì)胞取向生長(zhǎng)，在管結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)平滑肌細(xì)胞的環(huán)形和縱形分布。在材料的選擇上，不僅僅局限于PDMS薄膜，其他可降解高分子的靜電紡絲薄膜同樣可以制備成管狀結(jié)構(gòu)，并能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞在管結(jié)構(gòu)中的層狀分布。
該方法可用來制備其他具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的管狀結(jié)構(gòu)，即先在二維平面上實(shí)現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)，再通過卷曲將這些結(jié)構(gòu)變成三維。因?yàn)槎S平面上進(jìn)行圖案化實(shí)現(xiàn)微納米結(jié)構(gòu)比在三維結(jié)構(gòu)上直接圖案化容易得多，所以這種方法用于構(gòu)建帶有微納米結(jié)構(gòu)的三維管狀結(jié)構(gòu)是不錯(cuò)的選擇。
該研究的前期成果已經(jīng)于2月14日發(fā)表在Advanced Materials第24卷第7期上，并作為當(dāng)期雜志的封面文章，此外還被Materials Views收錄。
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