淺析細胞支架材料的機械性能要求

　　細胞支架是研究組織工程和再生醫學的合適平臺，組織工程和再生醫學涉及許多不同的人工和生物材料，經常集成在復合支架中，其中脫細胞支架是理想的組織工程用支架。脫細胞支架是指從組織中去除了引起免疫排斥反應的細胞和部分抗原成分的脫細胞基質(dECM)支架，其特點是降低了在體內植入時導致免疫排斥的能力。脫細胞后組織器官原有的細胞外基質結構、一些非抗原活性成分如多糖、膠原蛋白、糖蛋白和纖維連接蛋白等得到保留，許多天然的細胞結合位點被保存在支架中，有助于再生過程中細胞的粘附、增殖和分化。目前細胞支架已經廣泛應用于全器官工程中器官再生、組織修復和重建、生物打印、疾病模型和藥物篩選以及細胞培養等方面，為解決供體和體外模型的短缺提供了新方法。

　　細胞支架材料的機械性能要求：

　　在早期培養細胞的嘗試中，人們就已經發現適宜的溫度、氣體、營養環境和信號分子對細胞的生長起到重要作用；而在更近期的研究中，有證據表明機械刺激也會影響和調控細胞的形態和行為，這也是3D培養與2D培養的細胞存在差異的主要原因之一。ECM的機械性能體現在硬度、粘彈性等方面。這些因素從一系列維度影響著細胞行為，并在發育調節、內環境穩定、組織再生、疾病進展和藥物反應中發揮關鍵作用。

　　細胞在支架材料上的生長需要以粘附為基礎，但在實際操作中，實現這一點并不容易。以Matrigel為代表的天然材料較易使細胞自然粘附；但在生物活性較弱的合成材料中，因為缺乏讓細胞錨定的位點，無法和細胞建立聯系，常需要額外交聯一些基團來讓細胞貼附。例如，Arg-Gly-Asp（RGD）就是一種廣泛應用的促進細胞粘附的肽。

　　此外，細胞膜上多種多樣的蛋白可以識別環境中的分子、接收機械刺激，并對此作出反應。人們在設計細胞外基質支架的時候，可以考慮加入這些刺激因素，以更好地模擬體內環境。