byJaniceKalVanTam,KoichiroUto,MitsuhiroEbara,StefaniaPagliari,GiancarloForteandTakaoAoyagiSCIENCEANDTECHNOLOGYOFADVANCEDMATERIALSVolume13(6)nov23，IF=3.752匯報人：田潔10月29日Mesenchymalstemcelladhesion

butnotplasticityisaffectedby

highsubstratestiffness1第1頁目錄研究背景-組織工程支架材料文件講解01022第2頁組織工程支架材料概念：能與組織活體細胞結合并能植入生物體材料功效：為細胞提供獲取營養、氣體交換、排泄廢物和生長發育場所，也是形成新含有形態和功效組織、器官物質基礎。

3第3頁組織工程支架材料基本要求良好生物相容性良好生物機械性能適當生物降解性良好可塑性可行滅菌、消毒方法4第4頁組織工程支架材料主要包含：（1）天然可降解高分子材料。如膠原（collagen），其本身就是天然骨組織成份。殼聚糖（chitosan），是甲殼素衍生物。還有明膠、瓊脂、葡聚糖、透明質酸。降解產物易被機體吸收，但強度和加工性能較差，降解速度無法調整。（2）天然可降解無機材料。比如珊瑚是天然動物骨骼，其中99％是磷酸鈣。再如，珊瑚羥基磷灰石（CHA）。它們都含有天然珊瑚多孔結構，有很好孔隙率。能和靶細胞很好黏附，而不影響增殖、分化、成骨。但加工困難。5第5頁（3）合成可降解高分子材料。慣用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，聚己內酯（PCL）等。這類材料降解產物可在體內代謝排除，對機體無害，可塑性很好。（4）合成可降解無機材料。慣用主要有磷酸鈣水泥(CPC)，羥基磷灰石(HA),磷酸三鈣(TCP),生物活性陶瓷如生物活性玻璃陶瓷(BCG),細胞外基質陶瓷類材料等。（5）復合材料。慣用有聚乳酸－羥基磷灰石6第6頁

生物材料表面對細胞影響：生物材料表面能：表面能較高（較親水）表面更有利于細胞黏附和鋪展。生物材料表面蛋白吸附能力：生理液體中含大量白蛋白和少許ECMs蛋白質（纖連蛋白FN、玻連蛋白VN和層連蛋白LN等）。生物材料表面電荷：在正電荷生物材料表面，細胞黏附展現連續性。7第7頁

生物材料表面親水－疏水平衡：疏水性表面對蛋白質吸附能力較強。生物材料表面拓撲（圖案）結構：細胞依據材料表面拓撲形貌而取向生長。生物材料表面生物活性：生物材料表面含有整連蛋白認同配體是細胞識別并接收生物材料為“自體”ECM關鍵。8第8頁細胞對物理環境響應歸根結底還是對力學刺激響應，細胞對基底硬度影響過程包括到細胞內部integrin和RPTP-α(受體型酪氨酸磷酸酶-α)等聚集組成,并與細胞骨架和胞外配基相連,所以它能夠隨細胞骨架移動。基質硬度能夠調整細胞骨架張力,并藉此經過整合素調整胞內信號分子活性。跨膜受體整合素及粘附復合物使細胞、細胞骨架和胞外基質形成一個相互連結大骨架系統。9第9頁黏著斑（focaladhesion）結構和功效黏著斑是肌動蛋白纖維與細胞外基質之間連接方式感受細胞張力10第10頁Schematicofcelladhesion(FA橋連ECM和肌動蛋白細胞骨架)1、在細胞與基質連接早期，懸浮細胞物理接觸基底2、細胞被動接觸基底，開始感受基底硬度3、黏著斑不成熟形式4、細胞外基質連接細胞骨架高分子聚合物很多錨定蛋白和穿梭蛋白參加這個過程11第11頁分化試驗細胞粘附分析試驗人工基底膜試驗hMSCs和NHDFs兩種細胞培養不一樣硬度PCL薄膜制備材料和方法免疫熒光染色和顯微鏡觀察0.9、1.5、50、133MPa12第12頁Structureofmaturefocaladhesions

Celladhesionratesof(a)hMSCsand

(b)NHDFs

assessedbyAlamarBlue?assayhMSCsNHDFs

在PCL和TCPs上生長hMSCs和NHDFs，在3和8h時用AlamarBlue?檢測粘附細胞結果表明：hMSCs比NHDFs對基底硬度有更高敏感性。分析原因：可能歸因與兩種細胞彈性不同,hMSCs是未分化細胞，表現出多能性；NHDFs是分化細胞,已經失去了彈性。試驗結果13第13頁Humanmesenchymalstemcellsdonotexpressvinculin

proteinwhengrownonaverycompliantsubstratehMSCs在MATRIGELTM上生長8h和24h后染色結論：FA蛋白（黏著斑蛋白、樁蛋白、踝蛋白）更易在較硬基質上形成。14第14頁Localizationandmaturationoffocaladhesions,actincytoskeletoninhMSCsandNHDFsculturedonPCLhMSCsNHDFshMSCs15第15頁HumanmesenchymalstemcellmultipotencyonPCLfilmswithdifferent

stiffnesses成脂分化生骨分化