一種新型基于海洋膠原的3D支架

支架是由各種生物材料制成的 3D 結(jié)構(gòu)，是 3D 細(xì)胞培養(yǎng)和組織工程中細(xì)胞附著、生長(zhǎng)和維持的重要支撐元件。支架的機(jī)械和生物學(xué)特性取決于其組成大分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和排列，并影響細(xì)胞的形態(tài)、行為和功。支架架可以使用多種制造技術(shù)制造。理想情況下，支架不僅應(yīng)提供支撐結(jié)構(gòu)，還應(yīng)提供對(duì)環(huán)境刺激做出反應(yīng)所需的化學(xué)、機(jī)械和生物線索。

在選擇合適的支架用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用時(shí)，應(yīng)考慮許多關(guān)鍵因素，如下所示：（1）生物材料的來(lái)源，（2）支持細(xì)胞的機(jī)械性能，（3）有利于細(xì)胞附著、活力、增殖、生長(zhǎng)、分化和活性的最佳生物相容性，以及（4）各種形狀和尺寸的制造方法。

首先，應(yīng)選擇合適的生物材料來(lái)制造支架。生物材料是任何經(jīng)過(guò)工程改造的物質(zhì)，可以與生物系統(tǒng)相互作用，以支持細(xì)胞、增強(qiáng)生物功能或替代受損組織。天然聚合物通常具有生物相容性和生物活性，通?？纱龠M(jìn)出色的細(xì)胞粘附和生長(zhǎng)。相當(dāng)多的研究致力于開(kāi)發(fā)復(fù)合支架，包括用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的多個(gè)階段。特別是，海洋膠原蛋白因其獨(dú)特的特性，在再生醫(yī)學(xué)和藥物遞送應(yīng)用中具有巨大潛力，最近已成為一種有前途的生物材料。

其次，腳手架應(yīng)具有良好的機(jī)械性能，如孔隙率、孔徑、相互連通性、剛度和抗拉強(qiáng)度。支架內(nèi)具有適當(dāng)結(jié)構(gòu)和規(guī)模的相互連接孔對(duì)于允許氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的適當(dāng)擴(kuò)散、細(xì)胞完整性和遷移以及支架的足夠剛度、強(qiáng)度和堅(jiān)固性是必要的，以確保支架在處理、細(xì)胞培養(yǎng)和宿主的正?；顒?dòng)過(guò)程中不會(huì)塌陷。

第三，任何用于 3D 細(xì)胞培養(yǎng)的支架的一個(gè)關(guān)鍵功能要求是它必須具有生物相容性。生物相容性是指材料在特定情況下具有適當(dāng)?shù)募?xì)胞或組織反應(yīng)的能力，而不會(huì)引起任何不良的局部或全身效應(yīng)。生物相容性支架必須為細(xì)胞附著、增殖、遷移、分化和功能提供最佳的微環(huán)境。

最后，應(yīng)根據(jù)預(yù)期目的選擇最合適的制造方法。制造用于3D細(xì)胞培養(yǎng)的支架的主要方法大致可分為以下兩種：使用水凝膠和固體支架。

海洋膠原支架在支架的關(guān)鍵特性方面通常具有更大的價(jià)值，例如結(jié)構(gòu)、圖案、生物相容性、孔隙率、剛度和降解速率的調(diào)節(jié)。海洋膠原支架以 3D 控制的方式提供特定的微環(huán)境線索，不僅可以支持嵌入的細(xì)胞并增強(qiáng)細(xì)胞存活、浸潤(rùn)和分化，還可以促進(jìn)細(xì)胞-ECM 相互作用，從而使它們?cè)诟鞣N生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中用作人工 ECM，包括體外 3D 細(xì)胞培養(yǎng)、組織工程和再生醫(yī)學(xué)。它們還被用于藥物和治療性生物分子的控制釋放和遞送、細(xì)胞移植和3D生物打印。