《生物材料》透過分層水凝膠中的電操縱微膠囊進行脊髓再生

【科研摘要】

儘管傳統的3D支架或仿生水凝膠已用於組織工程和再生醫學，但軟組織微環境通常具有高度各向異性的結構以及具有各種生物分子分佈的可動態控制的變形。最近，

臺灣

國立楊明交通大學

陳三元教授

團隊

開發了分層混合甲基丙烯酸甲酯-微膠囊水凝膠（HGMH）與Neurotrophin-3（NT-3）負載的PLGA微膠囊，以透過介電電泳製備具有圖案NT-3分佈（以條紋和三角形圖案顯示）的各向異性結構（DEP）。

HGMH提供了動態仿生的微皺紋隨NT-3空間梯度和兩階段時間依賴性分佈的變化，並使用3D有限元模型對其進行了進一步模擬。如圖所示，與條紋圖案水凝膠相比，具有高度各向異性的微膠囊陣列的三角形圖案HGMH具有顯著的空間NT-3梯度分佈，不僅可以指導神經幹細胞（NSC）遷移，而且可以促進脊髓損傷的再生。這種

透過電微流體平臺構建分層4D水凝膠系統的方法證明了體外構建各種仿生軟支架到真正的軟組織的潛力

。相關論文以題為4D spatiotemporal modulation of biomolecules distribution in anisotropic corrugated microwrinkles via electrically manipulated microcapsules within hierarchical hydrogel for spinal cord regeneration發表在《Biomaterials》上。

【主圖】

示意圖1。透過分級水凝膠中介電電泳定向的微膠囊對NT-3分佈和擴散進行4D時空處理的示意圖。

圖1。 PLGA微膠囊的表徵。

圖2。 DEP在水凝膠中的微膠囊取向。

圖3。 3D波紋結構的形成和梯度彎曲微皺紋。

圖4。植入微膠囊水凝膠促進運動恢復。

圖5。 HGMH植入後半切SCI的免疫組織化學。

【科研摘要】

作者透過DEP在光可交聯的GelMA水凝膠中排列多孔NT-3負載的PLGA微膠囊，建立了分級的HGMH水凝膠，以改善NSC的分化並促進大鼠SCI的再生。

發達的HGMH平臺透過操縱NT-3載入的微膠囊以及NT-3從PLGA微膠囊的時間依賴性釋放，提供了4D時空生物分子（NT-3）分佈。具有三角形圖案的微膠囊的HGMH顯示出NT-3的高度梯度分佈，透過誘導神經幹細胞的分化和遷移來促進大鼠SCI的完全恢復。因此，具有空間取向的NT-3負載PLGA微膠囊的HGMH可以成為有前途的仿生4D水凝膠系統，該系統將取代傳統的3D支架，以改善對真實和複雜細胞微環境的模擬。

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參考文獻

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doi。org/10。1016/j。biomaterials。2021。120762

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水凝膠

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