1.研究背景
细胞-材料界面的设计对于生物材料、组织工程和药物递送系统的设计与应用至关重要，在肿瘤微环境中细胞外基质(ECM)对肿瘤细胞的发生、生长和迁移至关重要。多数发生在皮肤表面的黑色素瘤起源于新形成的痣，并以环形模式向外生长和以痣中心进行转移，其中细胞极化是黑色素瘤转移过程的开始。体外通常使用空间限制和粘附诱导的方法构建几何形貌以诱导细胞极化，例如固定空间的约束导致细胞在微米尺度图案上定向伸长和通过在生物基底上构造细胞粘附来诱导细胞极化，因此受到肿瘤细胞与ECM之间相互作用的启发，体外构建非定向的环形拓扑结构有望阻止黑色素瘤细胞极化进而抑制其转移。
2.文章概述
近日，国家纳米科学中心韩东团队结合黑色素瘤的生长特性，开发了一种粘附微柱阵列的环形微纳基底，以评估黑色素瘤细胞在这些基底上的生长、极化及迁移行为。首先基于构建的理论模型，将构建的固体表面视为复合表面，当黑色素瘤细胞展现宏观波动时，表面的粘附表面分数的密度差异能够导致细胞形态和扩散的变化。然后使用建模软件计算适当的参数，包括基底大小和形状，并使用微纳加工技术构建环形微阵列结构基底，通过基底表面生化修饰分子链以符合细胞生长环境。此外，在已构筑的环形基底上选择了三个参数不同的圆形粘附基底层构建圆形梯度基底评估环形粘附基底调控黑色素瘤极化和增殖行为的能力，最终发现环形粘附基底上的黑色素瘤细胞呈现椭圆形，并在细胞扩散长度、细胞核、面积、骨架长宽比、杨氏模量和取向生长角等方面发生了显著抑制细胞极化的变化。此外，通过选择来自环形粘附基底的三个不同layer层构建新的基底进一步评估其调控黑色素瘤极化和增殖行为的能力，环形基底能够减少DNA从G0/G1期到合成期S期的转变，从而减少DNA合成和增殖。更为重要的是环形粘附基底通过作用于整合素信号通路从而抑制黑色素瘤的极化和增殖，这对抑制黑色素瘤转移和开发针对黑色素瘤的新型治疗方法具有重要意义。
图为环形粘附微阵列基底的合成与表征
图为环形粘附微阵列基底抑制黑色素瘤细胞极化和增殖的生物学机制示意图
论文信息：
Circular Adhesion Substrates Inhibiting Cell Polarization and Proliferation via Graded Texture of Geometric Micropatterns
Yifeng Nie, Xi Lu, Yuting Zhu, Yahong Shi, Keli Ren, Zhongxian Li, Peipei Chen*, Dong Han, Xiang Li*
Small Methods
DOI: 10.1002/smtd.202401471
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期刊简介
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