化学成分明晰水凝胶: 推动类器官技术标准化与临床转化的关键三维培养仿生基质
周遥# 高奕胜# 冯子凌# 张琨雨* 边黎明*
(华南理工大学生物医学科学与工程学院, 广州 511442)
摘要 :
类器官作为源自干细胞、具备自组织能力和多细胞异质性的三维微型组织模型, 已广泛应用于发育生物学、疾病模型、药物筛选和再生医学等领域。类器官的形成和维持高度依赖于其微环境, 其中三维培养基质材料在支持类器官结构稳定、信号转导和细胞行为调控中发挥关键作用。尽管基质胶(Matrigel)等天然基质被广泛采用, 但其成分复杂且批次间差异较大, 严重限制了类器官技术的可控性、重现性及临床转化。近年来, 化学成分明晰的合成水凝胶因其良好的可调控性、生物相容性和功能可修饰性, 有望替代基质胶成为类器官培养的理想三维培养基质材料。该文综述了当前在类器官培养中应用的代表性化学成分明晰水凝胶类型, 包括聚乙二醇、明胶、透明质酸等合成与半合成体系, 系统讨论了其在机械性能调控、细胞–基质相互作用模拟、生物活性因子递送等方面的设计策略与优化方法, 并进一步分析了不同水凝胶系统对肠道、脑、肝脏等类器官形成效率与表型维持的影响。最后, 该文展望了该领域在高通量制备、多组分共培养、智能响应材料开发等方向的未来发展趋势, 旨在为类器官技术的标准化构建与转化应用提供理论支持和材料基础。
中文版
英文版