介绍:文章介绍了一种基于光调控的透明质酸水凝胶的高通量平台,用于研究细胞外基质(ECM)参数对细胞行为的影响。该平台能够独立并连续变化配体密度和基质刚度,验证了其支持间充质干细胞的机械敏感性分化,并展示了在胶质瘤细胞中,癌基因microRNA miR18a如何非线性地受到基质刚度和纤维连接蛋白密度的调控。该系统通过并行化实验,将需要数百个独立水凝胶的研究浓缩到单个基质上。
HA水凝胶上的图案化刚度和配体密度:
研究者通过两步Michael加成/光引发交联过程,制备了具有梯度刚度的HA水凝胶。
高通量细胞-ECM 分析凝胶的设计和执行示意图。
使用紫外线通过光掩模照射,实现了配体(纤维连接蛋白)密度的图案化。
刚度和配体密度的正交图案化:
通过连续梯度的图案化,制备了垂直方向上的刚度和配体密度梯度,证实了两种梯度的正交性。
刚度和配体密度的正交图案的表征和验证。
双梯度水凝胶控制神经胶质瘤细胞扩散:
U373-MG人胶质母细胞瘤细胞在双图案化水凝胶上培养,发现细胞扩散面积随纤维连接蛋白密度和基质刚度的增加而增加。
刚度和配体密度协同调节miR18a:
miR18a在硬质、富含纤维连接蛋白的基质上的表达增加,且miR18a的表达受基质刚度和纤维连接蛋白密度的共同调节。
使用双梯度图案化水凝胶测定的 miR18a 的 ECM 敏感调节。
外源性巨噬细胞衍生的可溶性因子对 miR18a 的 ECM 敏感调节的影响。
间充质干细胞(MSC)分化的模式:
利用该系统研究了基质生物物理和生物化学属性对MSC分化的影响,发现成脂分化主要受基质刚度影响,而成骨分化则受纤维连接蛋白密度和基质刚度的共同影响。
双梯度模式的 DMNBAT-HA-甲基丙烯酸酯水凝胶的脂肪来源的间充质干细胞分化。
双图案水凝胶的信息内容:
通过高分辨率的测量,提供了关于ECM刚度如何调节机械传感器与粘着斑亲和力的定量见解,这些见解可能在低分辨率研究中被忽略。
此文简化了复杂的科学信息,以便于一般理解。鼓励读者查阅科学文章以获得详细的见解,并在科学界认识到这项研究的更广泛背景。点击阅读原文即可直达文章链接。