模拟人体三维环境下微观沟槽结构对细胞取向性生长的调控

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目的:
　　模拟生物体内环境,在体外建立一个稳定的细胞反应器,探讨微米拓扑结构以及三维环境对细胞取向性生长的影响。
　　方法:
　　利用热模压印技术制备宽度分别为12.5μm、25μm、50μm、75μm具有拓扑结构的聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)以及光滑的PDMS,分为实验组及对照组Ⅴ组(光滑),实验组又分为Ⅰ组(12.5μm)、Ⅱ组(25μm)、Ⅲ组(50μm)及Ⅳ组(75μm)共四个亚组。利用从大鼠尾部提取的纤维蛋白原制成水凝胶来模拟生物体内环境,将成纤维细胞(human dermal fibroblasts,HDFs)和神经胶质瘤细胞(brain glioma cells,BGCs)分别按四种实验方式培养,观察各组细胞1w内的延伸、取向排列以及分布情况。选择PDMS上、PDMS上方0~30μm范围内以及PDMS上方200~300μm纤维蛋白水凝胶中各5个视野,测量每个细胞长轴与水平线夹角α角度值,分为0~30°、31~60°以及61~90°三个等级,计数各等级的比例情况,统计学分析计数结果。
　　结果:
　　PDMS上,4种方式中实验组细胞绝大多数沿着沟槽方向取向性延伸、排列,大多数α角分布在0~30°的范围,与对照组相比差异具有统计学意义(P<0.05)。亚组中,Ⅰ和Ⅱ组这一取向性较Ⅲ及Ⅳ组更明显。PDMS上方0~30μm,只有实验2的实验组细胞呈现0~30°的倾向性生长,α角分布在0~30°的HDFs百分比值分别为Ⅰ组74.66±4.52、Ⅱ组81.32±5.54、Ⅲ组76.88±5.78、Ⅳ组68.91±4.79、Ⅴ组37.09±13.78,实验各组明显高于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05)。亚组间这一差异无明显统计学意义(P>0.05)。PDMS上方200~300μm,各组均无明显生长取向性,差异无统计学意义(P>0.05)。
　　结论:
　　①模拟生物内环境在体外可以成功建立稳定的细胞反应器。②在PDMS表面,三维环境与二维环境具有相同的调控能力,微米级沟槽结构均可促进细胞沿沟槽水平生长排列。③在表面具有微米级沟槽结构的PDMS上,细胞水平排列的效率与沟槽宽度之间存在密切联系,沟槽越宽取向性排列效率越低。④三维环境中,细胞离开微观几何图案后,一定距离上仍受其影响,距离越远取向性影响越弱。

著录项

作者
马昌科;
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作者单位

苏州大学;

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授予单位苏州大学;
学科骨外科
授予学位硕士
导师姓名沈忆新;
年度 2014
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类人体细胞学;
关键词
细胞取向性生长; 微观沟槽结构; 三维环境;

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