中科院动物所顾奇/化学所王树：3D打印聚噻吩水凝胶
文章来源：「高分子材料科学」微信 更新时间：2021-06-16 14:31:26
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【科研摘要】
干细胞的3D打印为再生医学的组织工程提供了巨大的机会。然而，由于将细胞封装在生物材料中时营养的渗透距离受到限制，导致营养不足的环境，因此开发新的生物活性材料以合理地增强干细胞的活力仍然是一项巨大的挑战。
最近，中国科学院动物研究所顾奇研究员/中国科学院化学研究所王树研究员团队设计了阳离子共轭聚噻吩衍生物聚[3-（3'-N，N，N-三乙氨基-1'-丙氧基）-4-甲基-2,5-噻吩盐酸盐]（PMNT），集成到阴离子明胶/藻酸盐基质中以开发新的3D可生物打印的共轭聚合物油墨Gel/Alg/PMNT，而静电相互作用可以帮助PMNT固定在油墨内部而不会造成严重的扩散损失。原则上，已证实PMNT通过驱动细胞周期并上调生物合成和代谢途径中的基因表达，从而在无血清培养基中促进人脐带间充质干细胞（hMSC）增殖。
通过与hMSCs一起使用3D生物打印策略，通过使用Gel/Alg/PMNT墨水的增强干细胞疗法进一步实现了全层切除伤口的加速愈合，其中通过诱导性刺激PMNT可以有效地促进hMSC的增殖。所开发的共轭聚合物油墨Gel/Alg/PMNT固有的高度生物活性和促进增殖的特性极大地克服了营养不足的环境，尤其是在3D打印的大型体系结构中。具有生物活性的聚噻吩材料具有独特的能力，无需血清即可促进干细胞增殖，从而为组织重建中的3D生物打印提供了新的生物墨水。相关论文以题为3D Bioprinting of Polythiophene Materials for Promoting Stem Cell Proliferation in a Nutritionally Deficient Environment发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。
【主图导读】
 PMNT结构图
 示意图1.促进无血清培养基中干细胞增殖以促进伤口愈合的生物活性聚噻吩墨水的示意图
 图1. PMNT在无血清培养基中促进hMSC增殖的机制。
图2. Gel/Alg/PMNT油墨的材料特性和生物可打印性。
 图3. Gel/Alg/PMNT墨水的生物相容性和细胞增殖促进能力。
 图4. 通过Gel/Alg/PMNT在体内加速全层伤口愈合。
 图5. Gel/Alg/PMNT加速愈合速率的机制。
 图6.在Gel/Alg和Gel/Alg/PMNT中植入的GFP hMSC的体内细胞成像，以及Gel/ Alg/PMNT墨水在体内的生物降解能力。
参考文献：
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