美国德雷塞尔大学成昊教授: 一类新型生物材料 - 细胞膜衍生大孔水凝胶

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天然来源材料在生物相容性和与细胞相互作用方面优于人工合成材料。本文报道了一类新型天然来源生物材料：细胞膜衍生大孔水凝胶。直径大约160 纳米的红细胞膜囊泡被化学活化的海藻酸交联形成细胞膜衍生大孔凝胶。大孔凝胶能通过红细胞膜囊泡包封疏水分子，内部孔径约为70微米。由于大孔结构，高孔隙率和机械性能，这种新型凝胶具有可注射性。根据基因表达和表面标记的表征，体内实验发现凝胶中的巨噬细胞从红细胞膜衍生凝胶被注射到小鼠体内的第一天起就具有抗炎症M2型特性。

图1：红细胞膜衍生大孔水凝胶体内诱导生成M2型巨噬细胞，表现出抗炎效应。

红细胞膜衍生大孔凝胶 （50 mL）能在体内诱导生成大约0.6×10⁶个巨噬细胞（第10天），其数量大约是对照组甲基丙烯酸酯海藻酸大孔凝胶的3倍。进一步研究发现，红细胞膜衍生大孔凝胶诱导的M2型巨噬细胞具有更高的PD-L1表达量和更低的MHC-II表达。这表明其或许具有较强的免疫抑制能力。因此这种新型的细胞膜衍生大孔水凝胶在组织再生和异体移植方面具有潜在的应用价值。

图2：细胞膜衍生水凝胶的结构和性能。A）RhB-DMPE标记的红细胞膜衍生凝胶照片。B）红细胞膜衍生凝胶的SEM图片。标尺为100微米。C）芘在红细胞膜衍生凝胶和甲基丙烯酸酯海藻酸凝胶中的发射光谱图。激发波长为320 纳米。D）皮下注射后，大孔凝胶诱导生成的巨噬细胞数量。E）在不同时间点，大孔凝胶诱导生成巨噬细胞表达PD-L1的相对强度。F）在不同时间点，定量表征大孔凝胶诱导生成的巨噬细胞吞噬荧光标记的红细胞膜囊泡。平均值±SD（n= 3），* p <0.05，** p <0.01。

论文共同第一作者为德雷塞尔大学材料科学与工程系博士生樊志远和中科院温州生物材料与工程研究所邓俊杰副研究员，德雷塞尔大学材料科学与工程系成昊教授为该文章的通讯作者。

这项工作得到了美国国立卫生研究院国家过敏和传染病所（R21AI133372），德雷塞尔大学临床和转化研究所，宾夕法尼亚州卫生部，CURE基金计划和1型糖尿病研究基金会JDRF（1-PNF-2018-658-A-N）的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.01.020

来源：Biomaterials杂志

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