细胞工程：微结构的胞外基质

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1、Microstructuredextracellularmatricesintissueengineeringanddevelopment制药工程0401张绪田灵敏景璟赵琴琴胞外基质EXTRACELLULARMATRIX（ECM）定义：细胞外大分子构成的网络，在结缔组织中含量较高，其成分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的功能相适应。如：角膜、肌腱。(ECMisthephysicalmicro-environmentofcells)一、ECM的成分（一）胶原（collagen）（二）纤粘连蛋白（Fibronectin，FN）（三）层粘连蛋白（Laminin，LN)（

2、四）氨基聚糖及蛋白聚糖（Glycosaminoglycan，GAGandProteoglycan）（五）弹性蛋白（Elastin）二、ECM的作用骨架储存生长因子、蛋白酶和基质蛋白等的仓库维持体内稳定方面（如修复伤口及导致一些疾病等）WhatistheMicrostructuredECMs?微小范围内的(possesstextureatthe5-1000μmscale)异质性(incompositionandstructure)Traditionalview：dominanceofchemistryECM的组成是影响其功能的关键因素。构建:各种蛋白质包括胶原的溶液凝胶化

3、。Emergingview：importanceofformECM的结构是影响其功能的关键因素。cell和ECMs组成的形状有：鳞片状、管状、分支状、折叠影响因素：细胞位置、聚集体形状、机械受力（血管再生）因此，ECM的结构可以独立地决定ECM的功能WhyintroducestructureintoECMs?MethodsforpatterningECMs2DPhotolithographySoftlithographictechniques（软刻蚀技术）3D将有机分子光敏聚合形成水凝胶法模具与基质前体法（外表面）牺牲材料法（内表面)堆积单片胶法（内表面)体外构建方法（

4、2D）－软刻蚀技术体外构建方法（3D）更复杂多样的结构，如髓质的蜂窝状结构等还不能精确的复制出来PromisinguseofMicrostructuredECMsFortissueengineering(组织工程)：体外培养微血管和表皮Forthestudyofdevelopment(组织发育的研究)：发育和功能分化的机理均质胶异质性ECMs可以提高微血管的稳定性与功能性。均质性ECM使微血管易于凋亡，故均质性ECM只能用于简单组织的形成，而难以形成功能性的复杂的组织。生长因子＋？Fortissueengineering1－体外培养微血管血管血管内皮细胞×Fortiss

5、ueengineering2－体外培养表皮真皮和表皮间有波浪状的basallamina。微结构的ECM模拟真皮和表皮间的波状结构，给角质细胞提供空间信息。Test：在硅酮弹性表面用胶原和白明胶聚合形成具有波浪状的basallamina，在上面培养角质细胞。Test结果：可以看到分层现象，观察到分化标记。具有微结构的波浪状的比没有微结构的平的basallamina更有功能性。组织是怎么发育的Forthestudyofdevelopment(关于组织发育的研究)Twoconcept:branchingmorphogenesis（形态分枝）Symmetrybreaking（对

6、称破缺）很大一部分的组织subset的形成依赖于branchingmorphogenesis（形态分枝）。branchingmorphogenesis（形态分枝）：首先epithelialsheet局部内陷,形成基板或小芽然后进行反覆分枝和侧面分枝。Concept1:branchingmorphogenesis注意：这种分枝的位置并不是随机的，是有特定位点的。特定的分枝造成了特定的组织。体内研究证明，组织的形态分枝和功能分化与体内ECM结构有关。体外模型采用均质的ECM培养也会产生分枝，但这种分枝是随机的，区别于体内异质ECM的有特定位点的分枝。组织原有的形态会影响它的

7、进一步的形态发育。单个细胞是否增殖依赖于他们的位置。我们可以用微结构的ECM研究细胞的位置如何控制它的发育形态。例子：Symmetrybreakingevents（对称破缺）Concept2:SymmetrybreakingSymmetrybreakingevents（对称破缺）Forthestudyofdevelopment所以说，细胞的增殖和迁移都是和原来ECM的结构有关的。微结构的ECM就可以用来研究组织发育的过程。conclusion各种构建微结构的ECM的方法使得研究其作用成为可能ECM的异质性（geometryorchemic