【摘 要】
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目的:细胞体外三维（3D）培养是组织工程和器官制造的基础。在各种细胞体外3D培养模型中,水凝胶可以更好地模拟体内细胞的生长环境。特别是,天然聚合物水凝胶,如明胶和海藻酸钠,具备优良的生物相容性,可以提供细胞生存所需要的氧气/营养物质,并将细胞代谢产物排出。然而,即使通过物理和化学交联,天然水凝胶的力学强度仍然很差。多组分互穿聚合物网络可以增强水凝胶的结构稳定性,获得更适合细胞体外3D培养的基质材料
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目的:细胞体外三维（3D）培养是组织工程和器官制造的基础。在各种细胞体外3D培养模型中,水凝胶可以更好地模拟体内细胞的生长环境。特别是,天然聚合物水凝胶,如明胶和海藻酸钠,具备优良的生物相容性,可以提供细胞生存所需要的氧气/营养物质,并将细胞代谢产物排出。然而,即使通过物理和化学交联,天然水凝胶的力学强度仍然很差。多组分互穿聚合物网络可以增强水凝胶的结构稳定性,获得更适合细胞体外3D培养的基质材料。本文将食品工程中常用的微生物转谷氨酰胺酶（m TG）用于明胶交联,将氯化钙（CaCl2）溶液用于海藻酸钠交联,研究了双交联明胶/海藻酸盐聚合物网络（G-A-IPN）用于细胞体外3D培养模型的构建。研究方法:在明胶/海藻酸钠溶液中,明胶与m TG交联、海藻酸盐与CaCl2交联形成一系列G-A-IPN。对几种不同海藻酸钠浓度的G-A-IPN水凝胶的持水性,硬度,溶胀率,降解率进行检测并与只采用CaCl2进行单交联的明胶-海藻酸钠水凝胶（A-semi-IPN）进行对比。通过CCK-8试剂盒对不同海藻酸钠浓度的G-A-IPN水凝胶的细胞毒性和细胞增殖率进行了表征。选择出一组适合细胞体外3D培养的水凝胶。该水凝胶用于人舌鳞癌细胞（Tca-8113）和大鼠脂肪源性干细胞（ASCs）培养。使用气动式挤压型3D打印机进行生物3D打印。分析了该水凝胶构建体外细胞3D培养模型的可能性。结果:（1）双交联的G-A-IPN水凝胶比只采用CaCl2单交联的A-semi-IPN水凝胶结构性能更加稳定,机械性能增强,溶胀性能降低,更适合用于细胞体外3D培养模型的构建。（2）Tca-8113细胞在含有3%海藻酸钠和5%明胶的G-A-IPN水凝胶中生长和增殖最快。（3）采用组合模具法构建ASCs-水凝胶血管状结构,并将其中的干细胞向内皮细胞诱导。（4）通过调整生物3D打印机的打印参数,得到了3D网格结构模型。结论:G-A-IPN水凝胶的结构稳定性得到了显著改善。Tca-8113细胞在所选的G-A-IPN水凝胶体外中生长良好,7天内无死亡现象。水凝胶中的ASCs可以通过在培养基中加入生长因子诱导成内皮细胞。明胶/海藻酸钠可以使用气动挤压式3D打印机打印成网格状3D结构。
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