人类脂肪来源干细胞hADSCs因其资源丰富、获取容易、免疫原性低而被视为组织工程领域的优势候选细胞。然而，hADSCs在体外长期培养过程中会逐渐失去其干性，这一问题限制了干细胞治疗的扩展和临床应用。因此，如何在体外培养中维持hADSCs的干性成为了组织工程中的一个挑战性话题。本研究探讨了氧化锌纳米棒（ZnO NRs）阵列在维持hADSCs干性方面的效果，旨在为干细胞命运的指导、干性的维持以及干细胞的体外扩增提供新的策略。
研究简介
ZnO薄膜和ZnO NRs的特性：
研究中首先描述了ZnO薄膜和ZnO NRs的制备和表征。ZnO薄膜表面相对平坦，而ZnO NRs则呈现出垂直于基底的纳米结构。通过SEM、EPMA、XRD、TEM和HRTEM等技术对ZnO NRs的形态和晶体结构进行了详细的表征，证明了ZnO NRs的成功合成和特定取向生长。
hADSCs的生物相容性和细胞活性：
研究使用活/死细胞染色和CCK-8实验评估了hADSCs在不同基质上的活性和增殖能力。结果显示，hADSCs能在ZnO薄膜和ZnO NRs上存活，且ZnO NRs具有更好的生物相容性，细胞在ZnO NRs上的增殖率高于ZnO薄膜和培养板。
hADSCs的附着和铺展形态：
通过荧光显微镜和SEM观察了hADSCs在不同基质上的附着和铺展形态。结果表明，hADSCs在ZnO NRs上的形态与在培养板和ZnO薄膜上的形态不同，这可能与不同基质的拓扑结构和粗糙度有关。
ZnO纳米结构对干性维持的影响：
通过实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）检测了hADSCs在不同基质上培养后干性标记基因的表达。结果显示，与培养板相比，ZnO NRs上的hADSCs表达的OCT4和NANOG等干性相关基因的水平更高，表明ZnO NRs能有效维持hADSCs的干性。
免疫荧光染色干性标记：
免疫荧光染色进一步从蛋白水平证实了ZnO NRs对干性维持的效果。与培养板和ZnO薄膜相比，ZnO NRs上的hADSCs显示出更强的OCT4蛋白表达，进一步证实了ZnO NRs在维持hADSCs干性方面的效果。
细胞增殖和分化能力：
研究评估了hADSCs在不同基质上培养后的增殖和分化能力。CCK-8实验表明，与未处理的hADSCs相比，ZnO NRs上的hADSCs保持了较好的增殖能力。此外，通过成骨诱导和成脂诱导实验，评估了hADSCs的成骨和成脂分化能力。结果显示，ZnO NRs上的hADSCs在成骨和成脂分化方面表现出更高的基因表达和功能性染色阳性率，表明ZnO NRs能维持hADSCs的干性并促进其分化。
ZnO NRs对干性维持的机制：
研究探讨了ZnO NRs维持hADSCs干性的可能机制。通过ICP-MS检测了ZnO NRs在细胞培养基中的Zn2+释放，发现ZnO NRs能持续释放Zn2+。此外，通过RT-qPCR检测了ZnO NRs对KLF4基因表达的影响，发现ZnO NRs能促进KLF4的表达，而KLF4是一种与Zn2+结合的转录因子，对细胞增殖和分化起着重要作用。因此，ZnO NRs的纳米拓扑结构和Zn2+的持续释放可能协同作用，通过KLF4促进OCT4和NANOG的表达，从而维持hADSCs的干性。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/smll.201904099
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