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东南大学赵远锦:智能响应性氧化石墨烯水凝胶微载体用于细胞的捕获与释放

来源:新材料在线 时间:2018-04-27
日前,东南大学赵远锦教授课题组的研究者们开发了一种新型的近红外光响应的氧化石墨烯水凝胶微载体用于细胞的可控捕获与释放。


近年来,按照需求在仿生三维环境中进行细胞的捕获、增殖与释放引起了广泛关注,尤其是在细胞生物学、药物筛选、组织工程等研究领域。 


而细胞微载体,作为一种新型的三维生物支架材料的平台,在细胞培养中具有节约空间、降低消耗、低时间成本和劳动成本等优点,有望成为实现三维细胞捕获、增殖与释放的一种最佳手段。 


微模版法、电喷、光刻以及微流控等方法都可用于细胞微载体的制备。其中,利用微流控技术乳化制备微载体由于能够精准控制微载体的尺寸、形貌与结构而备受关注。基于此,通过在微流控乳化模板中负载不同的生物聚合物,可以制备多种多样具有生物相容性的微载体。 


然而,尽管具有这些突出优点,由于过于单一的材料成分,目前绝大部分的细胞微载体都只适用于细胞捕获和增殖,可控的细胞释放功能仍很难实现。这大大限制了细胞微载体在细胞转载和细胞再利用中的进一步应用。因此,开发功能化的细胞微载体具有广阔前景。 


近日,东南大学赵远锦教授课题组在Science China Materials上发表了题为Responsive graphene oxide hydrogel microcarriers for controllable cell capture and release的文章。该工作中,研究者们开发了一种新型的近红外光响应的氧化石墨烯水凝胶微载体用于细胞的可控捕获与释放。


图1. 近红外光响应的氧化石墨烯水凝胶微载体用于细胞可控捕获与释放,以及促进免疫活性小鼠体内的肿瘤形成示意图


研究者们利用毛细管微流控技术,通过乳化氧化石墨烯―异丙基丙烯酰胺―甲基化明胶复合预聚溶液来制备智能响应性氧化石墨烯水凝胶微载体。氧化石墨烯对近红外光辐射的吸收能力,异丙基丙烯酰胺的热响应性相转换能力,以及甲基化明胶的高生物相容性,赋予了该复合水凝胶微载体高效的光热响应的细胞捕获、增殖以及释放能力。
此外,近红外光响应的氧化石墨烯水凝胶微载体还能够为其内部包裹的细胞提供保护,使其避免遭受免疫系统的攻击,从而促进免疫活性小鼠体内的肿瘤模型的形成与生长。


图2. 响应性氧化石墨烯水凝胶微载体在近红外光刺激下释放细胞效果


图3. 免疫活性小鼠肿瘤模型验证响应性氧化石墨烯水凝胶微载体促进肿瘤的形成与生长


该工作得到了国家自然科学基金项目的支持。


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