生物材料（Biomaterial）的概念源于上世紀90年代，研究范疇涉及材料科學、生物學、解剖學、病理學等多學科的相互交叉和滲透。生物材料的種類繁多，分類方法也很多，應用極為廣泛，比如有機材料的一類高分子生物聚合物，因其獨特屬性多應用于仿生學、臨床醫(yī)學等研究，并逐步實現工程技術的轉化。目前，生物聚合粒子的形狀多為纖維狀或球形，可有效應用于醫(yī)學領域，如用于組織工程的仿生纖維或可注射的膠囊。

該文章發(fā)表于Applied Materials Today當代應用材料（季刊，聚焦于交叉學科、新材料的應用前沿）的最新一期（2021.09）。研究者們通過調整靜電紡絲參數，結合紡前原液的結構著色，合成了一種全新形態(tài)的高分子生物聚合材料，融合現有獨立形態(tài)的纖維狀和球形的結構特點，呈現啞鈴形的聚ε-己內酯(PCL)微粒子 。為探究啞鈴形的聚ε-己內酯(PCL)微粒是否可以模擬細胞外間質（extracellular matrix，ECM）的生物特性，文章中建立U87細胞(人神經膠質瘤細胞)模型進行掃描電鏡觀察和活細胞動態(tài)監(jiān)測實驗。兩種實驗方法得到一致性結果，即對比傳統(tǒng)的PCL纖維結構，該合成微粒子可模擬ECM并有效增強細胞信號轉導--細胞更強粘附于微粒子上，進而形成增殖的啞鈴簇。

活細胞動態(tài)監(jiān)測實驗由德國InnoME的zenCELL owl活細胞動態(tài)成像及分析系統(tǒng)（以下簡稱zenCELL owl）完成。在該實驗中，U87細胞以30,000個細胞每孔的接種密度鋪在24孔板內，孔板板底進行膠質包被和無包被處理，同時細胞培養(yǎng)基內加入／不加入密度為1 mg/ml的合成微粒子。將U87細胞模型置于細胞培養(yǎng)箱內，zenCELL owl設置監(jiān)測間隔17分鐘，監(jiān)測總時長3天，對不同實驗組的U87細胞模型進行長時間的動態(tài)監(jiān)測，獲取其動態(tài)變化過程中的圖像、視頻和數據。（圖1）

圖1  zenCELL owl設置條件
 

圖2 A-H生動地展示了同一個位置點，U87細胞模型在24小時監(jiān)測下的動態(tài)變化。在監(jiān)測過程中，U87細胞會附著在呈啞鈴形的PCL顆粒上，進一步遷移聚集形成啞鈴簇狀結構，并繼續(xù)進行增殖。
 

圖2  U87細胞在含有呈啞鈴形PCL顆粒／膠質包被的24孔板培養(yǎng)48小時的細胞圖片
（黑色物質為呈啞鈴形PCL顆粒）
 

如下視頻1、視頻2源于該文章的supplement附錄部分，真實反映了U87細胞模型的動態(tài)變化過程。

視頻1：  U87細胞在含有呈啞鈴形PCL顆粒／膠質包被的24孔板培養(yǎng)72小時的細胞視頻

視頻2：  U87細胞在膠質包被的24孔板培養(yǎng)72小時的細胞視頻

這些結果清楚地揭示了啞鈴形的聚ε-己內酯(PCL)微粒子，其結構可有效地模擬細胞外間質的生物特性，在組織工程領域具有非凡潛力，如注射、生物制造、化妝品和醫(yī)用填充等，不斷開拓新材料的應用前景。

德國InnoME公司自主研發(fā)和生產的zenCELL owl活細胞動態(tài)成像及分析系統(tǒng)，基于非標記、非侵入方法，原位記錄細胞實時生長和定量的分析數據。zenCELL owl體積小巧，耐溫耐濕，可在細胞培養(yǎng)箱內長時間連續(xù)工作；通過24個顯微成像鏡頭，對24個視野進行連續(xù)的動態(tài)監(jiān)測和圖像獲取。zenCELL owl為用戶提供高質量圖像、視頻、統(tǒng)計學曲線和定量數據，實現細胞增殖／增殖抑制、細胞培養(yǎng)質控／培養(yǎng)優(yōu)化、遷移／侵襲等諸多活細胞動態(tài)過程的監(jiān)測。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352940721001621?via%3Dihub

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