Frontiers in Materials

Extracellular Matrix

Interakce mezi proteiny extracelulární matrix (ECM) a buňkami hrají důležitou roli v organizaci cytoskeletu, růstu buněk, jejich migraci a vývoji tkání (Zhong et al., 1998; Sternlicht a Werb, 2001; Stevens a George, 2005). ECM obsahuje vylučované molekuly, které tvoří buněčné mikroprostředí. Hlavními složkami ECM je síť hydrofilních, rozšířených gelů glykosaminoglykanů (GAG) a vláknitých proteinů, včetně elastinu, kolagenů, lamininu a fibronektinu, které se spojují prostřednictvím inter- a intramolekulárně specifických vazebných domén. GAG, jako je heparan sulfát, chondroitin sulfát a keratan sulfát, jsou vysoce nabobtnalé sacharidové polymery připojené k proteinům ECM a tvoří proteoglykany. GAG mohou osmózou zadržovat vodu a udržovat tak růstové faktory, ECM a buňky hydratované a aktivní. Molekuly GAG mohou regulovat celou řadu biologických aktivit, včetně angiogeneze, vývojových procesů, metastazování nádorů a srážení krve (Kim et al., 2011). Například kolageny, nejhojněji zastoupené bílkoviny v ECM, tvoří 90 % obsahu bílkovin kostní matrix. Kolageny jsou v ECM přítomny jako fibrilární proteiny a poskytují strukturní lešení pro umístění buněk. Strukturně je kolagen sestaven z prokolagenu, který se skládá ze tří levotočivých šroubovic. Vláknitý prokolagen je uspořádán tak, že tvoří protáhlou superhelixovou strukturu o průměru zhruba 1,5 nm a délce 300 nm. Prokolageny se mohou samovolně sestavovat in vivo i in vitro do fibril o délce až několika mikrometrů a šířce od 10 do 500 nm s periodicitou 67 nm. Bylo zjištěno, že agregační stavy a prostorové rozložení kolagenů modulují buněčný vývoj a signalizaci prostřednictvím rozpoznávání integrinů (Hui et al., 2008; Huang et al., 2010a).

Fibronektiny jsou glykoproteiny, které spojují buňky s kolagenovými lešeními v ECM a umožňují buňkám migrovat ECM. Proto je v organizaci základní struktury sítě ECM a řízení chování buněk klíčové zejména navázání fibronektinů na kolageny (roekelmann et al., 1991; Dalton et al., 1995). Například u hojících se ran exprimují fibroblasty vysoké hladiny aktinu hladkého svalstva, prokolagenu a fibronektinu. Bylo prokázáno, že fibronektin je mediátorem pro přichycení buněk ke kolagenu. Přilnutí buněk k ECM je tedy důležité pro následné chování při diferenciaci a proliferaci (Ingber, 2003). V prostředí in vitro jsou buňky nasazeny na kultivační povrchy a brzy se mohou přizpůsobit svému prostředí vylučováním vhodných proteinů ECM, jako je fibronektin, aby přetvořily povrchy pro lepší šíření a přilnavost. Mezimolekulární interakce v ECM se dynamicky mění s buněčnými aktivitami. Tento složitý proces souvisí s prostředím kultury včetně kultivačního média, adsorbovaných proteinů, podkladového substrátu a typů buněk. Bylo zjištěno, že pro adhezi a šíření buněk na površích deponovaných kolagenem je zapotřebí dostatečné množství fibronektinu (Grinnell a Minter, 1978; Dewez et al., 1999). Navíc povrchové vlastnosti podkladových substrátů dominují adhezi proteinů, což vede k různému obsahu, konformaci a koncentraci deponovaných proteinů na povrchu. Je třeba poznamenat, že tradiční kultivační systémy, jako je sklo a polystyren pro tkáňové kultury, usnadňující nespecifickou adsorpci proteinů, nejsou schopny definitivně prozkoumat interakce mezi buňkami a odpovídající složkou/proteinem v ECM.

Většina savčích buněk může in vitro růst pouze tehdy, když jsou připojeny k povrchům s depozity proteinů ECM. ECM poskytuje více než jen strukturální a mechanickou podporu, důsledky v nikách kmenových buněk, vývojovém vzorování a postupu rakoviny. Fyzikální vlastnosti ECM mohou také zastávat kritické postavení v procesu signalizace. Struktury ECM mohou být roztažitelné a pružné a různé mechanické napětí může působit na kryptická místa, která by mohla dále reagovat se svými receptory nebo růstovými faktory. Pokud jde o mechanické vlastnosti, ECM může mít různý stupeň elasticity, a tuhosti, od tvrdých kostních tkání po měkké mozkové, podle jejich složení, koncentrace a struktury zesíťování. Elasticita ECM se může pohybovat v rozmezí několika řádů, což se ukázalo jako důležitá role při řízení mnoha buněčných funkcí, jako je buněčná kontrakce, buněčná proliferace, migrace, diferenciace a buněčná smrt (Discher et al., 2005; Engler et al., 2006). Kromě toho bylo zjištěno, že nanostruktury proteinů ECM mohou významně ovlivňovat činnost buňky (Koyama et al., 1996; Jones et al., 1997; Huang et al., 2010a). Kolagen typu I v přírodě spontánně vytváří šroubovicovou strukturu. Po působení tepla a kyseliny se pravidelná trojrozměrná struktura kolagenu zničí (denaturovaný kolagen nebo želatina). Denaturovaný kolagen překvapivě podporuje lepší šíření a proliferaci buněk hladkého svalstva (SMC) s ohledem na kolagen divokého typu (nativní kolagen). Mechanistická studie navrhla, že nativní kolagen potlačuje fosforylaci cyklin-dependentní kinázy 2 (Cdk2) a cyklin E-asociované kinázy a zároveň zvyšuje hladiny inhibitorů Cdk2 p21Cip1/waf1 a p27Kip1 (Koyama et al., 1996). Ukázalo se, že tento účinek kontroluje růst plicních kmenových buněk v primárním kultivačním systému (Huang et al., 2010a). Tento systém zahrnoval buňky stromatu, plicní kmenové buňky a kolagen typu I. Když se zvětší velikost fibril kolagenu, proliferace a šíření mezenchymálních stromálních buněk se sníží, což vede k inhibici růstu primárních neonatálních plicních buněk (Huang et al., 2010a). Proto mezenchymální stromální buňky slouží jako buňky niky k přímé regulaci schopnosti obnovy plicních epiteliálních kmenových buněk.

Dynamická funkční biorozhraní

Pro lepší pochopení mechanismů rozpoznávání a regulace mezi ECM a buňkami bylo vytvořeno několik modelových systémů založených na funkčních samosložených monovrstvách (SAM) (Roberts et al., 1998; Xiao et al., 1998; Rezania et al., 1999). SAM alkanethiolátů na povrchu zlata mohou představovat směsi arginin-glycin-aspartátu (RGD) a oligo(ethylenglykolu) (OEG). RGD je tripeptid, o němž se zjistilo, že podporuje buněčnou adhezi vazbou na integrinové receptory na povrchu buněk, a OEG se obvykle používá, aby se zabránilo nespecifické adsorpci proteinů a buněk. Frakce a struktury tripeptidových částí RGD umožnily manipulovat s chováním buněčné adheze. Tyto systémy umožnily do jisté míry objasnit komplexní biologické aktivity. Jak však bylo uvedeno výše, mechanické vlastnosti a molekulární interakce mezi složkami ECM (tj. fibronektin-kolagen a GAG-kolagen) v mikroprostředí mohou podstatně určovat buněčné aktivity. Relativně statické ligandy na povrchu navíc nemohou odrážet dynamiku na kontaktech mezi buňkami a ECM.

Vzhledem k tomu, že náhodné ukládání proteinů na povrch nedokáže definovat jejich interakci s buňkami, je zapotřebí dobře charakterizovaná platforma. Aby bylo možné zkoumat buněčné aktivity v tkáních, měla by taková platforma vykazovat více funkcí, například schopnost imobilizovat specifické ligandy, zabránit zavádějícím buněčným aktivitám vyvolaným adsorbovanými necílovými proteiny a představovat rozšířenou a hydratovanou strukturu podobnou ECM. Funkcionalizovatelné a neznečišťující vlastnosti substrátů se tak stávají podstatnými jako platforma pro růst buněk. Z mnoha nebiofoulingových materiálů, které mohou silně odolávat nespecifické adsorpci proteinů (Ishihara et al., 1998; Chen et al., 2010; Jiang a Cao, 2010), jsou materiály na bázi lipidů považovány za nejlepší pro biologické systémy, protože vytvářejí mikroprostředí podobné buněčné membráně pro zkoumání interakcí mezi buňkami a buňkami a biomateriály. Zejména komplexní interakce buňka-buněk a buňka-biomateriál jsou vysoce dynamické s širokou škálou biomolekul v časoprostorově řízeném módu, jako jsou komplexní vnitrobuněčné signální procesy a strukturální reorganizace. Tyto interakce nelze provádět pomocí statických systémů SAM. Za účelem sledování složitosti buněčné membrány a souvisejících procesů in vitro jsou vyvíjeny dynamické syntetické materiály, u nichž je možná kontrola vlastností ligandů, jako je mobilita, hustota a prezentace. Modelové buněčné membrány, podporované lipidové dvojvrstvy (SLB), nabízejí přístup zdola nahoru ke konstrukci dynamických funkčních biointerfejsů, které umožňují samosestavování a mobilitu, prezentaci a distribuci ligandů na daných místech (Kocer a Jonkheijm, 2018). Tento článek se proto zaměřuje na vývoj kontaktů mezi buňkami a ECM pomocí funkčních SLB s cílem objasnit komplexní dynamické chování pro využití klíčových vlastností buněčných membrán a jejich interakcí s ECM. Na základě SLB byly ve studiích zkonstruovány funkcionalizované SLB modifikované malými molekulami, jako je peptid RGD (Svedhem et al., 2003; Jensen et al., 2004; Ochsenhirt et al., 2006) a epidermální růstový faktor (Nam et al., 2006) pro kontrolu buněčných reakcí. Pro rozšíření rozsahu a komplexnosti mikroprostředí však může být pro ilustraci interakcí mezi složkami ECM a buňkami použitelnější biomimetický systém zkonstruovaný konjugací proteinů ECM s funkcionalizovaným SLB. Fluidita, gradient, mechanické vlastnosti, nanostruktury, mezimolekulární (např. kolagen-fibronektin) a vnitromolekulární (např. fibrilogeneze kolagenu) interakce složek ECM na SLB mohou být definovány a vyhodnoceny za účelem prozkoumání skutečných buněčných reakcí v mikroprostředí, čímž se tento typ platformy pro kultivaci buněk odlišuje od jiných platforem na pevných látkách, jako jsou plasty, kovy, oxidy a SAM. SLB proto nabízí robustní platformu s jedinečnými vlastnostmi podobnými buněčné membráně, jako je nezanášení, hydratace, laterální difuze a schopnost řídit prostorové umístění a hustotu ligandů pro velký potenciál v lékařské vědě a technice (Sackmann, 1996; Groves et al.,

Systémy lipidových dvojvrstev s podporou extracelulární matrix

Průkopnickou práci na biomimetickém systému buněčných kultur založeném na SLB konjugovaném s ECM provedla Changova skupina (Huang et al., 2010b). Zkonstruovali biomimetickou platformu funkcionalizací kolagenu typu I na SLB, která sloužila jako substrát k ověření buněčné kultury a ke zkoumání chování buněk, Funkcionalizovatelné lipidové vezikuly složené z 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamin-N-(glutaryl) (DP-NGPE) a 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-fosfocholinu (POPC) byly naneseny na substrát SiO2 a vytvořily SLB (obr. 1). Molární podíl DP-NGPE, karboxylovou kyselinou funkcionalizovaného fosfolipidu, v SLBs se měnil od 0 do 40 %. Pro vytvoření sestavy lipidových dvojvrstev s kolagenem typu I byly do komory přivedeny nativní molekuly kolagenu typu I, které reagovaly s aktivovanými lipidy DP-NGPE a vytvářely stabilní kolagen-lipidové konjugáty s amidovými vazbami prostřednictvím aminové spojovací chemie. Kinetika vazby imobilizace proteinu a vlastnosti filmu, tj. tloušťka filmu, viskoelasticita, konformace a tekutost, byly sledovány pomocí křemenné krystalové mikrobalance s rozptylem (QCM-D), mikroskopie atomárních sil (AFM) a obnovení fluorescence po fotobleaku (FRAP). Výsledky ukázaly, že kolagen, který se adsorboval na funkcionalizované SLB s vysokým podílem DP-NGPE, zvýšil svou povrchovou hmotnost, viskoelasticitu a samouspořádání do fibrilárních struktur. Údaje z FRAP ukázaly, že boční pohyblivost lipidů se po navázání kolagenu typu I na SLBs snížila až o 20 %. Hladké svalové buňky (A10) se na platformě funkcionalizované kolagenem pravidelně šířily a rostly, na rozdíl od POPC/DG-NGPE dvojvrstvy bez kolagenu a holé POPC lipidové dvojvrstvy. Jednoduchý biomimetický systém „zdola nahoru“, obsahující klíčové složky plazmatické membrány a ECM, nabízí možnost odhalit buněčné rozpoznávání a reakci na prvky ECM a fyzikální stopy.

Kromě bodové studie se stejná skupina zabývala evolučními buněčnými reakcemi na systém ECM-SLB (Huang et al., 2010c). V této studii byla biomimetická mikroprostředí ECM vyrobena konjugací kolagenu typu I a/nebo fibronektinu na funkcionalizovatelné SLB obsahující aktivovaný DP-NGPE (obr. 2). Systémy konjugované s proteinem byly kvantitativně charakterizovány pomocí QCM-D z hlediska povrchové hmotnosti, viskoelasticity a interakcí kolagenu a fibronektinu. Zpomalení pohyblivosti SLB po konjugaci s proteinem a kultivaci buněk bylo zjištěno pomocí FRAP. Pro paralelní srovnání byly fibroblasty NIH 3T3 kultivovány na konstruktech ECM-SLB a na polystyrenu ošetřeném kyslíkovou plazmou (PSo). Na kulturách ECM-SLB byl zjištěn největší počet buněk a velikost rozprostření fibroblastů na SLB s naneseným fibronektinem. Nicméně na PSo potaženém ECM nelze pozorovat tak výrazné rozdíly mezi všemi obsahy proteinů. Údaje z imunofluorescenčního barvení navíc ukázaly, že úroveň adsorpce fibronektinu, endogenně produkovaného buňkami 3T3, na površích na bázi PSo byla zjevně vyšší než na platformách na bázi SLB. Tato zjištění poukazují na důležitou úlohu protihnilobné povahy podkladových SLB při bránění 3T3 buňkám v účinné remodelaci jejich mikroprostředí. Naopak, buňky mohou snadno remodelovat nespecifickou adsorpcí proteinů ECM na platformách na bázi PSo. V důsledku toho lze platformu ECM-SLB využít ke sledování a regulaci specifických reakcí buněk na složení ECM a následných signálních událostí s extracelulárním prostředím.

Choova skupina zkoumala chování buněk na SLB s nízkou tuhostí funkcionalizovaných buď fibronektinem, nebo kolagenem typu I prostřednictvím aminové spojovací chemie (Vafaei et al., 2017a). Tradičně plastové desky pro kultivaci buněk vykazují extrémně tuhý substrát, který nemohl odrážet skutečnou mechanickou tuhost, kterou buňky zažívají ve fyziologickém mikroprostředí. V poslední době se k modulaci širokých režimů tuhosti používají elastomery, jako je polydimetylsiloxan (PDMS), které poskytují mnoho důležitých poznatků o úloze mechanických vlastností ECM v buněčných reakcích (Engler et al., 2006). Nicméně systémy SLB nabízejí možnosti přístupu k nejměkčím a nejplynulejším rozhraním, aby bylo možné sledovat aktivity buněk ve fyziologickém prostředí. Lipidové vezikuly složené ze zwitterionického 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-fosfatidylcholinu (DOPC) a DP-NGPE, které pak byly naneseny na krycí sklíčka SiO2 metodou tvorby lipidové dvojvrstvy za pomoci rozpouštědla (SALB) (Tabaei et al., 2014; Vafaei et al., 2017b). Na rozdíl od konvenční metody fúze vezikul, která zahrnuje spontánní adsorpci a prasknutí fosfolipidových vezikul a je omezena pouze na část složení lipidů a pevných nosičů (Huang et al., 2010a,b,c), je metoda tvorby SALB založena na jevu zpětného odpařování a zahrnuje ukládání lipidů na hydrofilní pevný povrch v alkoholu (Tabaei et al., 2014). Metoda SALB byla úspěšně aplikována na širokou škálu substrátů, jako jsou Au, Al2O3 a grafen, které jsou pro konvenční metodu obtížně uchopitelné (Tabaei et al., 2014; Jackman et al., 2015). Na SLB s asistencí SALB byly chemicky konjugovány ECM proteiny kolagenu typu I a fibronektinu. Byly provedeny QCM-D studie a bylo zjištěno, že ECM na SLB jsou méně husté a mají vyšší strukturní flexibilitu než při adsorpci na SiO2 (Vafaei et al., 2017b).

Dále byl substrát s nízkou tuhostí na bázi SLB funkcionalizován kolagenem typu I nebo fibronektinem pro studie buněčné adheze (Vafaei et al., 2017a). Boční fluidita SLB byla jemně vyladěna řízením molární frakce DP-NGPE a cholesterolu v SLB. Specifická adheze buněk na dvojvrstvě byla z fluorescenčních snímků indikována obohacením proteinů ECM a vznikem zóny vyčerpání kolem buněk. Na dvojvrstvách s vysokým obsahem cholesterolu vykazovalo >10 % buněk depleci fibronektinu nebo kolagenu. To se přisuzuje sníženému laterálnímu pohybu proteinů ECM, který je řízen viskozitou podkladové dvojvrstvy. Platforma ECM-SLB s přídavkem cholesterolu proto poskytuje rozsah tuhosti substrátu pro potenciální biomedicínské aplikace, které vyžadují adhezi buněk k povrchům s extrémně nízkou tuhostí, jako jsou neuronální tkáně.

Pro vývoj platformy, která více napodobuje buněčné mikroprostředí, byl SLB funkcionalizován přírodní decelularizovanou extracelulární matrix (dECM), která si zachovává 3D-ultrastrukturu a podporuje přežití a přichycení lidských hepatocytů Huh 7.5 (obr. 3) (Vafaei et al..), 2018). DECM byla získána z myších kadaverů a byla decelularizována pomocí směsi roztoku chloroformu a metanolu. DECM obsahuje GAG, kolagen a fibronektin. Složky dECM byly chemicky připojeny k SLB obsahující DP-NGPE a DOPC pomocí aminové spojovací chemie. QCM-D byl použit ke sledování tvorby dvojvrstvy a kinetiky následného ukládání dECM. Výsledky FRAP potvrdily tekutost membrány po funkcionalizaci dECM. Platforma podporuje přežívání a uchycení buněk a zachovává reprezentativní funkci jaterních buněk. Pozoruhodné je, že na platformě bylo pozorováno boční shlukování a uspořádání receptorů růstových faktorů a ligandů vázajících buňky v přítomnosti složek dECM odvozených z tkáně s bohatým biochemickým profilem.

Hao a kol. uvedli vliv mechanických vlastností ECM-SLB na diferenciaci nervových kmenových buněk (NSC) (Hao a kol., 2018). SLB byly použity jako kultivační platforma k napodobení dynamických vlastností tekuté ECM. Fluidita SLBs byla jemně měněna povrchovými vlastnostmi substrátů. SLB obsahují 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamin-N-(7-nitro-2-1, 3-benzoxadiazol-4-yl) (NBD-PE), 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-fosfocholin (DMPC) a 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamin-N-(sukcinyl) (sukcinyl-PE). Z měření FRAP vyplývá, že SLB na skle upraveném piraní (P-SLB) vykazuje větší tekutost ve srovnání se sklem modifikovaným tetherem cholesterylchloroformátu (CC-SLB) nebo sklem modifikovaným chitosanem (Cs-SLB). Kromě toho byla tekutost CC-SLB o něco nižší než Cs-SLB. Fibronektin byl následně fyzikálně adsorbován na SLB na různých substrátech. Výsledky ukázaly, že chování NSCs do značné míry souvisí s tekutostí SLBs. Na SLB s nízkou fluiditou byla pozorována zvýšená fokální adheze, protažená a prodloužená buněčná morfologie, hustá síť stresových vláken a zvýšená neuronální diferenciace. Naopak na SLB s vysokou fluiditou byla zjištěna menší tvorba fokálních adhezí, kulatá buněčná morfologie, nezralá stresová vlákna a větší diferenciace astrocytů. V mechanistických studiích ukázali, že aktivace signálních drah FAK-MEK/ERK je klíčovou cestou ke zvýšené tvorbě fokálních adhezí a v konečném důsledku podporuje neuronální diferenciaci NSC na SLB s nízkou fluiditou. Práce poskytla vhled do vlivu dynamické ECM na chování kmenových buněk a také zlepšuje účinnost aplikací kmenových buněk.

Lipozomy navázané na SLB byly zavedeny pro hybridizaci DNA (Benkoski a Hook, 2005; Yoshina-Ishii et al., 2005), vazbu biotinu a streptavidinu (Patel et al., 2009) a podávání léčiv (Tseng a Chang, 2012). Systémy s navázanými liposomy byly použity k rekonstituci membránových proteinů pro studium interakcí protein-lipid a protein-protein a také k enkapsulaci proteinů pro detekci jednotlivých biomolekul. Biomimetický konstrukt obsahující ECM-SLB byl vytvořen pomocí polyethylenglykolu (PEG), fibronektinu a liposomů obsahujících cholesterol (Tseng a Chang, 2012). SLB byly tvořeny funkčním 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamin-N-kap-biotinylem (b-PE) a zwitterionickým POPC. Lipozomy zapouzdřené v léčivu byly imobilizovány interakcí biotin-streptavidin (obr. 4). Konstrukt lipozom-SLB slouží jako multifunkční platforma pro uvolňování léčiva a uchycení buněk. Tvorba modelové platformy fibronektin-liposom-SLB byla sledována in situ pomocí QCM-D. Vynikající stabilita liposomů navázaných na povrch SLB byla zjištěna pomocí zapouzdřené fluorescenční sondy. Ukázalo se, že < 20 % obsahu fluorescenční sondy se uvolnilo za 8 dní. Na platformě fibronektin-liposom-SLB byly kultivovány HeLa buňky za účelem zkoumání buněčných interakcí. Bylo zjištěno, že fibronektin je rozhodující pro zvýšení adheze HeLa buněk na platformách. Proto byly liposomy po adhezi buněk prostorově reorganizovány a pohlceny buňkami. Povrchová hustota liposomů naložených doxorubicinem určuje apoptózu HeLa buněk, což potvrzuje účinnost podávání léčiva liposomy. Multifunkční modelová platforma by proto mohla být přínosná jako předem podávaný systém s řízeným uvolňováním pro buněčné a tkáňové testy.

Kromě proteinů ECM vykazují GAG ve tkáních řadu funkcí, včetně poskytování podpory, zprostředkování diferenciace a dělení buněk a účasti na důležitých interakcích s proteiny. Pochopení interakcí souvisejících s GAG je ze své podstaty obtížné a vyžaduje vhodné a definované platformy. Svedhem a spol. ukázali dvě imobilizační strategie pro chemické spojení GAG chondroitin sulfátu (CS) s tekutými SLB: 1. aktivací karboxylových skupin na CS před přidáním aminofunkcionalizovaného lipidu, tj, 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamin-N-(lauroylamin) (DOPE-NH2); 2. aktivací karboxy-funkcionalizovaných fosfolipidů, např. 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-fosfoetanolamin-N-(lauroyl) (DOPE-COOH), s následným přidáním hydrazid-funkcionalizovaného CS (Altgarde et al., 2013). Tvorba SLB a následná konjugace byla sledována in situ pomocí QCM-D. Výsledky ukazují, že obě strategie poskytly tenké CS filmy s podobnými viskoelastickými vlastnostmi. Fluidita lipidové dvojvrstvy nebyla konjugací CS ovlivněna. Aplikace vyvinuté platformy CS na SLB tak byla demonstrována na příkladu kostního růstového faktoru bone morphogenetic protein-2.

Shrnutí a výhled

Vytvoření mikroprostředí pro růst a regulaci buněk in vitro je stále náročné. V běžných systémech buněčných kultur chyběla komplexnost ECM, která zahrnuje tekutost, gradient, mechanické vlastnosti, nanostruktury a mezimolekulární a vnitromolekulární interakce. Biomimetický systém SLB konjugovaný se složkami ECM vrhá určité světlo na skutečné buněčné reakce v mikroprostředí in vivo. SLB poskytuje jedinečné vlastnosti tekutosti, odolnosti proti zanášení, univerzálnosti a biokompatibility. Doposud jsme nenašli žádnou alternativu, která by se dala použít ke stejnému účelu. Fyzikální vlastnosti platforem SLB-ECM lze jasně definovat použitím moderních přístrojů, jako jsou QCM-D, AFM a FRAP, ke korelaci buněčných reakcí. Kromě toho by se mělo vyplatit sledovat dynamické chování buněk na platformách SLB-ECM, protože složení a struktura ECM se trvale mění s růstem buněk. Na platformě SLB-ECM mohou výzkumníci pozorovat specifické rozpoznávací interakce mezi buňkami a jejich mikroprostředím pro přímý převod biologických aktivit na umělý kultivační systém. Kromě základních studií se předpokládá, že platforma SLB-ECM bude užitečná pro různé aplikace, jako je screening léčiv, zachycování vzácných buněk, regenerační medicína a biosenzorika.

Příspěvky autorů

C-JH je zodpovědný za vyhledávání a psaní literatury. Y-CC je zodpovědný za psaní a revizi.

Financování

MOST 105-2628-E-008-007-MY3; 106-2119-M-194-002; 107-0210-01-19-01; 107-2119-M-001-039 od Ministerstva vědy a technologie (MOST), Tchaj-wan, a Academia Sinica, Tchaj-wan.

Prohlášení o střetu zájmů

Autoři prohlašují, že výzkum byl prováděn bez jakýchkoli komerčních nebo finančních vztahů, které by mohly být chápány jako potenciální střet zájmů.

Poděkování

Poděkování patří Ministerstvu vědy a techniky (MOST 105-2628-E-008-007-MY3; 106-2119-M-194-002; 107-2119-M-001-039) za finanční podporu tohoto projektu.

.