1、Microstructured extracellular matrices in tissue engineering and development,制藥工程0401 張緒 田靈敏 景璟 趙琴琴,胞外基質(zhì) EXTRACELLULAR MATRIX （ECM） 定義：細(xì)胞外大分子構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，在結(jié)締組織中含量較高，其成分及組裝形式由所產(chǎn)生的細(xì)胞決定，并與組織的功能相適應(yīng)。如：角膜、肌腱。 (ECM is the physical micro-environment of cells),一 、ECM的成分 （一）膠原 （collagen） （二）纖粘連蛋白 （Fibronectin，F(xiàn)N） （三

2、）層粘連蛋白 （Laminin，LN) （四）氨基聚糖及蛋白聚糖 （Glycosaminoglycan，GAG and Proteoglycan） （五）彈性蛋白 （Elastin）,二、ECM的作用 骨架 儲(chǔ)存生長(zhǎng)因子、蛋白酶和基質(zhì)蛋白等的倉(cāng)庫(kù) 維持體內(nèi)穩(wěn)定方面（如修復(fù)傷口及導(dǎo)致一些疾病等）,What is the Microstructured ECMs?,微小范圍內(nèi)的 (possess texture at the 5-1000m scale) 異質(zhì)性 (in composition and structure),Traditional view：dominance of chemist

3、ry ECM的組成是影響其功能的關(guān)鍵因素。 構(gòu)建:各種蛋白質(zhì)包括膠原的溶液凝膠化。 Emerging view：importance of form ECM的結(jié)構(gòu)是影響其功能的關(guān)鍵因素。 cell和ECMs組成的形狀有：鱗片狀、管狀、分支狀、折疊 影響因素：細(xì)胞位置、聚集體形狀、機(jī)械受力 （ 血管再生） 因此，ECM的結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立地決定ECM的功能,Why introduce structure into ECMs?,Methods for patterning ECMs 2D Photolithography Soft lithographic techniques（軟刻蝕技術(shù)） 3D 將有

4、機(jī)分子光敏聚合形成水凝膠法 模具與基質(zhì)前體法（外表面） 犧牲材料法（內(nèi)表面) 堆積單片膠法（內(nèi)表面),體外構(gòu)建方法（2D） 軟刻蝕技術(shù),體外構(gòu)建方法（3D）,更復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)，如髓質(zhì)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)等還不能精確的復(fù)制出來(lái),Promising use of Microstructured ECMs,For tissue engineering(組織工程) ： 體外培養(yǎng)微血管和表皮 For the study of development( 組織發(fā)育的研究)： 發(fā)育和功能分化的機(jī)理,均質(zhì)膠,異質(zhì)性ECMs可以提高微血管的穩(wěn)定性與功能性。 均質(zhì)性ECM使微血管易于凋亡，故均質(zhì)性ECM只能用 于簡(jiǎn)單組織的

5、形成，而難以形成功能性的復(fù)雜的組織 。,生長(zhǎng)因子,？,For tissue engineering 1體外培養(yǎng)微血管,血管,血管內(nèi)皮細(xì)胞,For tissue engineering 2體外培養(yǎng)表皮,真皮和表皮間有波浪狀的basal lamina。 微結(jié)構(gòu)的ECM模擬真皮和表皮間的波狀結(jié)構(gòu) ，給角質(zhì)細(xì)胞提供空間信息。 Test：在硅酮彈性表面用膠原和白明 膠聚合形成具有波浪狀的basal lamina ，在上面培養(yǎng)角質(zhì)細(xì)胞。 Test結(jié)果：可以看到分層現(xiàn)象，觀察到分化標(biāo)記。具有微結(jié)構(gòu)的波浪狀的比沒有微結(jié)構(gòu)的平的basal lamina 更有功能性。,組織是怎么發(fā)育的,？,For the stu

6、dy of development ( 關(guān)于組織發(fā)育的研究),Two concept : branching morphogenesis （形態(tài)分枝） Symmetry breaking （對(duì)稱破缺）,很大一部分的組織subset的形成依賴于branching morphogenesis（形態(tài)分枝） 。 branching morphogenesis（形態(tài)分枝）： 首先epithelial sheet局部?jī)?nèi)陷, 形成基板或小芽 然后進(jìn)行反覆分枝和側(cè)面分枝。,Concept 1 : branching morphogenesis,注意： 這種分枝的位置并不是隨機(jī)的，是有特定位點(diǎn)的。特定的 分枝造

7、成了特定的組織。 體內(nèi)研究證明，組織的形態(tài)分枝和功能分化與體內(nèi)ECM結(jié)構(gòu)有關(guān)。 體外模型采用均質(zhì)的ECM培養(yǎng)也會(huì)產(chǎn)生分枝，但這種分枝是隨機(jī)的，區(qū)別于體內(nèi)異質(zhì)ECM的有特定位點(diǎn)的分枝。,組織原有的形態(tài)會(huì)影響它的進(jìn)一步的形態(tài)發(fā)育。 單個(gè)細(xì)胞是否增殖依賴于他們的位置。 我們可以用微結(jié)構(gòu)的ECM研究細(xì)胞的位置如何控制它的發(fā)育形態(tài)。 例子：Symmetry breaking events（對(duì)稱破缺）,Concept 2 : Symmetry breaking,Symmetry breaking events（對(duì)稱破缺）,For the study of development 所以說(shuō)，細(xì)胞的增殖和遷移都是和原來(lái) ECM的結(jié)構(gòu)有關(guān)的。 微結(jié)構(gòu)的ECM就可以用來(lái)研究組織發(fā)育的過程。,conclusion,各種構(gòu)建微結(jié)構(gòu)的ECM的方法