有点意思!用淘宝上的雾化器给微球加上陨坑,发了一篇ACS AMI

发布网友发布时间：2024-09-08 01:11

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热心网友时间：2024-09-13 01:21

改变材料的表面结构可以带来新的生物功能，例如细胞粘附、增殖、分化和迁移。定制水凝胶微粒的新表面形态将为开发材料的新功能和探索其在工程和生物学中的新应用提供机会。当前形成水凝胶微粒表面结构的主要方法局限在溶剂蒸发、相分离、表面活性剂驱动的界面不稳定性，这些方法通用性差，且经常涉及大量副产物。因此，开发通用的、高通量的、低成本的和生物友好的微粒表面形貌控制方法具有一定挑战性。

清华大学林金明团队等利用淘宝上售卖的常见雾化器提出了一种利用液滴-气溶胶碰撞和区域聚合的概念用于在微粒表面制备类似于月球表面的“陨石坑”纹理，这种陨石坑-地形微粒（CTM）通过诱导非特异性蛋白质在其表面吸附来获得生物亲和力，可以促进各类细胞在该载体上黏附和增殖，相关工作“Microfluidic Engineering of Crater−Terrain Hydrogel Microparticles: Toward Novel Cell Carriers”于近期发表在了《Acs Applied Materials & Interfaces》上，有望为探索细胞-生物材料串扰开辟一条新途径。

1.制备原理

用于生成CTM的自制系统由同轴针（淘宝上购买）、商业超声雾化器（淘宝上购买）和收集浴组成。以藻酸钠水凝胶溶液为模型材料制备CTM，将海藻酸盐溶液和氮气分别通入液滴发生器的内针和内针与外壳之间的空间，当气流剪切力和重力的合力主导表面张力时，新生藻酸盐液滴在尖端连续分离，然后这些液滴通过由商业超声雾化器产生的CaCl2气溶胶反应区，在那里它们的自由表面被大量超细气溶胶喷雾连续且随机地冲击，导致穿透到液膜中并径向扩张的表面空穴，一系列的"撞击事件"导致初始液滴表面从球形转变为凹凸不平的陨石坑，这种原位"聚合事件"冻结了瞬态拓扑形态，并防止了由于流体位移的重力势能而导致的表面结构收缩和消失。最后，这些半成品液滴在下游收集槽中被接收并稳定并完成了向CTM的演变，得益于颗粒粗糙的表面结构，它们有望被用作新型细胞微载体。

2.生物医学应用

为了探索CTM的潜在生物学功能，将藻酸钠用作模型材料，不经生化修饰而赋予海藻酸盐细胞粘附能力。研究人员首先使用牛血清白蛋白标记的异硫氰酸荧光素（FITCBSA）作为示踪剂，以检测颗粒表面的蛋白质吸附，实验发现陨石坑-地形剖面上出现了强烈的荧光，表明CTM的表面有利于蛋白质吸附。接下来，进行细胞粘附实验。将具有不同表面结构的颗粒浸入人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的悬浮液中20分钟，然后清洁颗粒并使颗粒成像。CTM成功诱导了细胞粘附，而很少有细胞粘附到光滑的藻酸盐微粒上。为了测试其细胞黏附的广泛适用性，对两种正常组织细胞系和两种癌细胞系在CTM上进行细胞粘附实验。稳定的粘附性能表明，CTM具有普遍诱导细胞粘附的能力，是一种可靠的细胞微载体，这将为生物惰性材料的新应用开辟新的前景。

粘附肽修饰（RGD）和阳离子修饰（PLL）已广泛用于海藻酸盐功能化。为了探索CTM和传统改性藻酸盐微粒之间的功能差异，从宏观到微观的角度分析了它们的粘附特性和细胞骨架组织。对于CTM藻酸盐界面，肌动蛋白细胞骨架发生了相当大的变形，以适应显著的地形变化。杆状、细长的肌动蛋白丝（称为“丝足”）以指状方式延伸至细胞边缘之外。这些结果阐明了不同生物界面诱导的粘附导致肌动蛋白细胞骨架的组织发生显著变化，进而决定细胞迁移和形态发生。