在通过竞争性交联形成的高顺应性合成水凝胶平台内增强三维培养中的神经源细胞行为

摘要 目的 为了改善神经组织损伤的细胞治疗效果，仍然需要能更好地支持神经发生的支架材料。我们使用模块化可调、高顺应性、可降解的水凝胶来探索水凝胶顺应性刚度对神经分化的影响。在这里，我们采用竞争性基质交联力学，在软组织刚度范围内对合成水凝胶模量进行微调，这一范围比合成交联水凝胶通常可达到的范围要软得多，从而提供了一种模块化控制的超软三维培养模型，支持并增强了神经源细胞的行为。 方法 将可溶性竞争性烯丙基单体与可蛋白水解的聚（乙二醇）二丙烯酸酯衍生物混合并交联形成基质，然后评估由此产生的水凝胶硬度和扩散特性。将神经 PC12 细胞或原代大鼠胎儿神经干细胞（NSCs）包裹在水凝胶中，研究细胞形态和表型，以了解细胞与基质的相互作用以及环境硬度对该模型中神经细胞行为的影响。 结果 添加烯丙基单体会导致水凝胶压缩模量从 4.40 kPa 降低到 0.26 kPa（自然神经组织硬度），但不会影响可溶性蛋白质在凝胶基质中的扩散动力学。封装在最软的水凝胶中的 PC12 细胞与封装在所有其他测试刚度的水凝胶中的 PC12 细胞相比，神经元延伸明显增强。封装的神经干细胞在 0.26 千帕分配水凝胶中的扩散和伸长明显大于在 4.4 千帕水凝胶中的扩散和伸长。在神经硬度凝胶（0.26 千帕）中评估可溶性生长因子剥夺（促进神经分化）情况时，神经干细胞显示神经元标记表达增加，表明神经源分化的早期增强。 结论 通过烯丙基丙烯酸酯交联竞争降低了合成水凝胶的硬度，为三维神经组织培养提供了支持性环境，从而增强了封装细胞的神经源行为。这些结果表明，这种超软水凝胶系统可能适合作为进一步研究环境因素对神经细胞行为影响的模型平台。