![]()
在再生医学的前沿领域，一项创新技术——细胞片工程（CSE）正逐渐成为基础研究和临床应用的焦点。南方医科大学侯鸿浩教授团队在《Trends in Chemistry》期刊上发表的综述文章“Smart surface-based cell sheet engineering for regenerative medicine”，为我们揭示了这一技术的最新进展和未来潜力。该论文近期入选2023年中国作者高引文章丨Trends in Chemistry。
2023年中国作者高引文章丨Trends in Chemistry关键字：细胞膜片；智能表面；组织工程；刺激响应性；细胞-材料相互作用
细胞膜片工程 （CSE）已成为一种有前途的细胞疗法和无支架组织工程新型策略。与基于细胞悬液注射和生物可降解支架材料相比，CSE 由于其更高的细胞密度、细胞存活率和生物相容性的固有优势，成为一种有竞争力的组织工程替代方案，进而引发越来越多的关注。本文重点介绍了细胞膜片生物学在调节细胞粘附和脱附行为方面的基本原理，并概述了基于响应各种化学、物理和生物刺激的先进材料和智能表面可控获取和转移细胞膜片的一般策略。此外，作者还概述了用于组织再生和修复的多功能细胞膜片的制备和应用的最新进展。最后，作者对这个快速发展领域的未来提出了自己的观点和展望。![]()
细胞粘附和去粘附的基本概念
该综述根据细胞膜片获取的研究成果，着重探讨了获取细胞膜片的关键在于设计合适的智能表面控制细胞的黏附和脱附，所获得的细胞片能保留完整的细胞-细胞、细胞-ECM间的连接。本文总结出无损获取细胞膜片的基本策略分为两种，分别是动态调节细胞-基底之间的相互作用和施加外场力。![]()
基于智能表面的细胞膜片无损获取和转移的普适性策略
该综述讨论了近年来利用这些基本原理设计的各种刺激响应系统来获取细胞膜片的制备方法，底物-细胞相互作用的动态调节是CSE的关键。微环境的表面化学性质或物理化学性质（如pH值、温度、润湿性）的任何细微变化都可能影响吸附蛋白质层的稳定性、蛋白质-蛋白质底物相互作用或单个蛋白质的构象。因此，智能表面技术的发展为调节细胞粘附和脱粘行为提供了新的可能性。（1）基底-细胞相互作用的动态调控因素
![]()
1.离子螯合触发系统：钙离子和镁离子能促进整合素与基底之间的黏附，使用离子螯合剂能够竞争性的结合钙离子和镁离子，影响整合素的黏附状态，实现细胞片的快速收获。
2.触发系统：细胞本身带正电荷，通过调节pH值，使智能表面的电荷由负电荷变为正电荷，同性电荷相互排斥，实现细胞片的收获。
3.ROS触发系统：高水平的ROS会导致ECM成分的氧化，改变其结构和功能，进而影响细胞的黏附能力，实现细胞膜片的获取。
4.光触发系统：光触发系统细胞通过RGD与智能表面相结合，在光的刺激作用下，智能表面与细胞间的连接处出现光裂解，进而实现细胞膜片的获取。
5.温度响应系统：温度响应性细胞培养表面调节智能表面的润湿性，随着温度的降低材料由疏水向亲水转变从而实现细胞从智能表面的黏附到脱附的转变，实现细胞片的收获。
6.磁场触发系统：使用包含磁性纳米颗粒后的细胞后所形成的细胞膜片，在外界施加磁场，实现细胞片的收获。
7.润滑剂激发系统：在智能培养表面出片状细胞聚集体，再加入表面润滑剂，实现细胞片的收获。
8.超声响应系统：利用超声刺激超声响复合膜，产生一定力的作用，实现细胞片的收获。
细胞片在再生医学中的应用
基于细胞膜片的简便可用性、稳健的可行性、高细胞存活率和低免疫原性等独特优势，非支架、高细胞密度和高活性的CSE 无疑是再生疗法中非常有前途的选择。如图所示，这些细胞片已广泛用于各种受伤或有缺陷的组织，包括角膜、心脏、神经、软骨、牙周、脊髓、肾脏、皮肤、周围神经、骨组织等。![]()
智能表面细胞片工程在再生医学中的应用前景广阔。随着材料科学和生物工程技术的不断进步，CSE技术有望在未来的医学领域扮演更加重要的角色，为患者提供更多的治疗选择和希望。随着更多的研究和临床试验的开展，我们期待CSE技术能够带来更多的突破，为人类健康事业做出更大的贡献。
更多文章请点击：
