溫敏性水凝膠 Mebiol ® Gel

可用于3D細(xì)胞培養(yǎng)和其他領(lǐng)域

PNIPAAm-PEG；聚Ｎ-異丙基丙烯酰胺和聚乙二醇的嵌段共聚物

　　水凝膠具有聚合材料的多種特征，如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和高含水量，目前他廣泛的運(yùn)用于醫(yī)藥生命科學(xué)等多種領(lǐng)域，但不僅限于3D培養(yǎng)、組織工程和藥物傳送這些。聚Ｎ-異丙基丙烯酰胺和聚乙二醇的嵌段共聚物早在 2000 年初就已經(jīng)商業(yè)化，研究證明，Mebiol^® Gel 的特性使其非常適合應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)和組織工程。

◆原理

　　Mebiol^® Gel 溫敏性水凝膠與市面上其它水凝膠的不同之處在于它可以跟隨溫度變化進(jìn)行可逆性溶膠-凝膠轉(zhuǎn)換。當(dāng)溫度降低時(shí)，Mebiol^® Gel 為溶膠狀態(tài)（像液體），當(dāng)溫度較高時(shí)形成水凝膠。在實(shí)驗(yàn)操作中，該特性特別有利于進(jìn)行細(xì)胞操作，比如可輕松向冷卻的 Mebiol^® Gel 中加入培養(yǎng)基，可通過(guò)給培養(yǎng)瓶降溫的方式進(jìn)行細(xì)胞離心收集。在凝膠狀態(tài)時(shí)，Mebiol Gel 的高親脂性為細(xì)胞增殖、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、氣體質(zhì)量交換以及細(xì)胞和組織對(duì)剪切力的防御等提供了非常有效的生長(zhǎng)環(huán)境。

◆優(yōu)點(diǎn)、特色

●　易于操作

●　無(wú)毒性，生物相容性好

●　100％合成，無(wú)病原體

●　透明度高，利于細(xì)胞觀察

●　性能完善

◆案例、應(yīng)用

●　干細(xì)胞和多能干細(xì)胞培養(yǎng)，增殖和分化

●　３Ｄ細(xì)胞培養(yǎng)

●　細(xì)胞移植

●　器官和組織再生

●　藥物傳遞

●　非細(xì)胞培養(yǎng)應(yīng)用

1. Mebiol^® Gel 中培養(yǎng)原發(fā)性腫瘤細(xì)胞

　　選取人腫瘤組織中的原發(fā)性腫瘤細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)該技術(shù)能夠鑒定來(lái)自患者的原發(fā)性腫瘤細(xì)胞的表征，因此可根據(jù)其主要細(xì)胞化學(xué)敏感性，惡性腫瘤，轉(zhuǎn)移酶活性和其它參數(shù)對(duì)患者的治療進(jìn)行評(píng)估。在膠原或者3D凝膠中培養(yǎng)原發(fā)性腫瘤細(xì)胞，纖維細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)可能對(duì)其產(chǎn)生抑制作用。而成纖維細(xì)胞在Mebiol^® Gel 中不容易增殖，因此能選擇性增殖原代腫瘤細(xì)胞，以便后續(xù)進(jìn)一步分析鑒別。

圖 1：人體癌變結(jié)腸組織Mebiol^® Gel 培養(yǎng) 10 天。

(提供者：Dr. S. Kubota, Dept. of General Surgery, St.Marianna University School of Medicine)

　　人結(jié)腸癌組織在 Mebiol^® Gel 培養(yǎng) 10 天。只有原發(fā)性腫瘤細(xì)胞中 Mebiol^® Gel 中增殖。

　　成纖維細(xì)胞在 Mebiol^® Gel 中生長(zhǎng)受到抑制，而在膠原蛋白和其它許多３Ｄ凝膠培養(yǎng)基質(zhì)中，長(zhǎng)滿成纖維細(xì)胞，阻止癌細(xì)胞的增殖。

圖２：細(xì)胞生長(zhǎng)曲線

2.球狀體形成

　　Mebiol^® Gel 可支持腫瘤細(xì)胞系和 iPS 細(xì)胞形成球體。

圖4：粘液表皮樣癌（膽管癌）衍生細(xì)胞系在 Mebiol^® Gel 中形成球狀體。

(提供者： Dr. S. Kubota, Dept. of General Surgery, St. Marianna University School of Medicine)

3. 保持組織結(jié)構(gòu)

　　Mebiol^® Gel 提供的環(huán)境，有利于維護(hù)組織結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期培養(yǎng)。

圖 5

左圖：正常結(jié)腸黏膜組織在Mebiol^® Gel 中培養(yǎng)７天后。

右圖：轉(zhuǎn)移性肝癌組織在Mebiol^® Gel 中培養(yǎng) 21 天后。

(提供者：Dr. S. Kubota, Dept. of General Surgery, St. Marianna University School of Medicine)

4. 體干細(xì)胞的選擇性分離培養(yǎng)（小鼠胚胎皮膚源）

"Epithelial Stem Cells from Dermis by a Three-dimensional Culture System", Journal of Cellular Biochemistry, 98 (1), 174-184 (2006)

5. 體外３-Ｄ軟骨細(xì)胞培養(yǎng)再生軟骨組織

"Chondrocytes Containing Growth Factors in a Novel Thermoreversible Gelation Polymer Scaffold", Tissue Engineering, 12 (5), 1237-1245 (2006)

6. 體外３-Ｄ培養(yǎng)人細(xì)胞間質(zhì)干細(xì)胞（hMSC）進(jìn)行骨誘導(dǎo)

"Gene expression profile of human mesenchymal stem cells during osteogenesis in three-dimensional thermoreversible gelation polymer", Biochem. Biophys. Res. Commun., 317, 1103-1107 (2004).

7. 人類肝細(xì)胞３-Ｄ培養(yǎng)生產(chǎn)丙型肝炎病毒（HCV）

"Production of infectious hepatitis C virus particles in three-dimensional cultures of the cell line carrying the genome-length dicistronic viral RNA of genotype 1b", Virology, 351 (2), 381-392 (2006)

8. 通過(guò)局部加熱進(jìn)行通道控制（芯片細(xì)胞分選系統(tǒng)）

"On-Chip Cell Sorting System Using Laser-Induced Heating of a Thermoreversible Gelation Polymer to Control Flow", Y. Shirasaki, J. Tanaka, H. Makazu, K. Tashiro, S. Shoji, S. Tsukita, T. Funatsu,Anal. Chem., 78, 695-701 (2006)

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