甲基丙烯酰化明膠（GelMA）由于具有生物兼容性好、可見光固化的特點，已廣泛應用于細胞3D培養、組織工程、生物3D打印等研究領域，已有上萬篇學術論文中采用了GelMA水凝膠。EFL團隊研制的GelMA產品具有批次穩定、服務專業等優點，自推出以來，已服務哈佛、劍橋、麻省理工、港大、清華、北大、浙大、上交等國內外高校的數百個課題組。

雖然水凝膠內部也自帶孔隙結構，但其孔隙過小，使得包裹細胞進行三維培養及生物3D打印時內部的養物質傳輸及細胞代謝廢物排出不暢，致密的孔隙阻礙了細胞更好的功能化。為了提高水凝膠內細胞與外界的物質交換效率，并為細胞生長增殖提供更多空間，EFL團隊持續攻關，成功研制出了高孔隙率GelMA水凝膠（多孔GelMA，EFL-GM-PR系列）。

獲得數十乃至數百微米孔隙結構，常規做法是通過乳液造孔獲得，這些工藝存在穩定性差、操作復雜等缺點。EFL-GM-PR系列通過材料學顛覆性的設計，其使用體驗與常規GelMA材料無任何區別，只需要溶解、光照固化即可輕松獲得數百微米孔隙結構水凝膠（圖1）。

圖1 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝膠操作流程

01 微觀形貌

EFL-GM-PR系列具有幾微米至幾百微米的孔道結構以適應不同應用需求。通常三維細胞培養時需要50微米以上的孔隙結構，大的孔隙結構可為細胞提供高效的物質交換通道，也為細胞增殖、生長提供空間，能顯著提高細胞的增殖活性。

通過通用偶聯型水凝膠熒光染料（EFL-DYE-UF-ENE系列）的熒光標記，可實現多孔GelMA水凝膠內部多孔結構的直觀觀察（圖2）。

圖2 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝膠可控微觀孔道結構的激光共聚焦照片

      

02 細胞培養

EFL-GM-PR系列多孔水凝膠在細胞培養方面具有優異的性能，通過與GelMA無孔水凝膠對比可以明顯看出多孔GelMA水凝膠的優勢。兩種配方的多孔GelMA水凝膠其內部細胞增殖速率均高于GelMA無孔水凝膠，在培養第7天時出現了數倍的細胞數量差。（圖3）

圖3 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝膠內部細胞增殖熒光照片及定量分析

在凝膠表面進行細胞培養時，多孔GelMA同樣具有優秀表現，貫通的孔道結構使接種在表面的細胞呈現向凝膠內部遷移的趨勢，第9天細胞遷移深度可達約540μm。（圖4）

圖4 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝膠表面細胞培養熒光照片（紅色為熒光GelMA）

03 水凝膠培養過程穩定性

多孔結構水凝膠其比表面積遠大于普通無孔水凝膠，因此，多孔水凝膠在相同基體凝膠強度條件通常比無孔水凝膠降解更快。為了支持長時間的細胞培養，EFL團隊通過優化配方，在實現優異細胞增殖性能的同時賦予多孔水凝膠良好的穩定性。通過與普通GelMA無孔水凝膠對比，EFL-GM-PR系列多孔水凝膠在細胞增殖及凝膠穩定性方面均有更好的表現。（圖5）

圖5 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝膠培養過程穩定性測試數碼照片及細胞熒光照片

文章來源： EngineeringForLife