近年来,随着生物材料的快速发展,以水凝胶为代表的生物材料具有生物相容性好、理化性质可调、可模拟体内组织微环境等特点,为在体外构建性能稳定和更高可信度的类器官模型提供了新的思路。在本研究中,秦建华团队将工程学、材料学与干细胞发育学策略相结合,设计并建立了一种基于双水相液滴微流控技术的杂合水凝胶微囊材料的新体系,并尝试用于人诱导多能干细胞(hiPSC)衍生胰岛细胞的3D培育、组装和胰岛类器官形成。在该项工作中,研究者设计构建了一种可集成气动泵阀操控的微流控芯片系统,利用“一步法”可控形成高通量的“水包水”液滴,进一步经过界面静电络合反应,产生出大量可负载细胞的海藻酸钠(NaA)-壳聚糖(CS)杂合微囊。这种微囊制备过程简单,生物相容性高,具有灵活可控和高通量等特点,有利于大量胰岛类器官的组装、负载、分化和培育。由于微囊中细胞负载数量可控,产生的胰岛类器官形态大小比较均一,可显著降低类器官形成中的变异性,并提升其重复性。经过鉴定,该微囊中形成的胰岛类器官呈现较好的细胞活性和糖刺激胰岛素分泌功能,体现了这种新型杂合微囊体系用于工程化功能类器官的可行性。这种微囊制备体系尺寸灵活可调,还可延伸用于培育其他类型的类器官,并可作为免疫隔离载体,在体内移植和再生医学等方面具有重要应用潜力。
相关研究成果发表在《尖端科学》(Advanced Science)上。上述工作得到中科院战略性先导科技专项A类“器官重建与制造”和国家自然科学基金项目等的支持。
文章来源:大连化物所
秦建华,研究员,博士生导师。现任中国科学院大连化学物理研究所微流控芯片中心主任,辽宁省微流控芯片重点实验室主任。英国皇家化学学会会士。先后担任国际刊物Biomicrofluidics(生物微流体)和Lab on a Chip(芯片实验室)副主编。曾于香港大学理学院做访问学者,加拿大多伦多大学博士后。中科院大连化学物理研究所获理学博士,中国医科大学获医学学士。作为主席/共主席主办国际微流控领域系列会议6次,受邀国际会议邀请报告近30次。主持和完成国家自然科学基金、重大研究计划、科技部国际合作、科技支撑项目和和中科院知识创新重要方向性项目等多项。