由于成熟的神經細胞不能繼續增殖，一旦被破壞便不能自主再生，所以越來越多人關注干細胞誘導神經分化以實現神經疾病再生治療。其中人工誘導多能干細胞（IPS) 是一種由哺乳動物成體細胞脫分化形成的多能干細胞，具有與胚胎干細胞擁有相似的再生能力，而相比胚胎干細胞，IPS細胞面臨的倫理道德爭議較小，且規避了個體排異反應的風險，是高效制備神經再生模型的優良選擇。IPS細胞非常敏感，細胞行為和細胞分化命運很容易受到細胞外基質動態微環境的影響，因此結合物理和化學刺激因素的納米結構支架是研究IPS細胞神經分化的理想支架材料。
四川大學程沖研究員和德國柏林自由大學Rainer Haag等使用多價聚陰離子超支化聚甘油硫酸酯來修飾氧化石墨烯以獲得具有良好生物相容性和促黏附性能的二維納米片，隨后基于該二維納米片修飾制備納米纖維干細胞神經支架，該支架能有效提高和誘導多能干細胞（induced pluripotent stem cells）的黏附、增殖和神經分化。相關結果發表在Advanced Functional Materials上。
這種聚陰離子二維納米片修飾策略可以極大地提高IPS細胞在納米纖維的粘附性和增殖性，在普通干細胞培養基中能高效保持其細胞干性。在神經分化過程中，該支架可以促進神經分化及其成熟，同時降低其往神經膠質細胞分化可能性。總體而言，本研究首次提出通過具有優異生物相容性及IPS細胞可黏附性的聚陰離子二維納米片修飾策略制備納米纖維神經支架，通過結合多價聚陰離子超支化聚甘油硫酸酯及氧化石墨烯的良好生物相容性和功能蛋白吸附性等優異功能，以及納米纖維的三維網狀物理結構，能有效促進IPS細胞的定向神經分化，同時也為基于碳納米材料的復合神經支架在干細胞組織工程的應用提供了一條新的途徑。
圖1. IPS細胞胚體在不同支架材料表面分化7天后的早期神經元標記蛋白Tuj1的免疫熒光檢測 (藍色為DAPI，紅色為Tuj1)。
作者簡介：
程沖，四川大學高分子科學與工程學院特聘研究員，博士生導師，國家四青人才，四川省特聘專家，高分子材料工程國家重點實驗室固定人員，洪堡學者。以第一和通訊作者在Chemical Reviews、Science Advances、Advanced Materials (7篇)、Nano Today、Nano Letters (2篇)、Advanced Functional Materials (4篇)、Small、Nano-Micro Letters等國內外高水平期刊上發表論文70余篇，共發表論文110余篇，總引用5000余次，H-index為40，其中9篇入選ESI高被引，12篇封面論文。在申及授權中國發明專利9項，歐洲專利1項及PCT專利2項，并參編英文著作1章，擔任InfoMat及Advanced Fiber Materials等多個國際期刊的雜志（青年）編委。榮獲2020年四川省醫學青年科技獎及四川大學優秀科技人才獎。
論文信息：
Multivalent Polyanionic 2D Nanosheets Functionalized Nanofibrous Stem Cell-based Neural Scaffolds
Yi Xia, Hua Yang, Shuang Li, Suqiong Zhou, Liyun Wang, Yuanjiao Tang, Chong Cheng,*
and Rainer Haag*
Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.202010145
微信二維碼
