近日，中科院大連化物所秦建華研究員及其團隊在《先進材料》（Advanced Materials）上發(fā)表題為“水凝膠介導的類器官和器官芯片研究”（Advances in Hydrogels in Organoids and Organs-on-a-Chip）的進展報告。
類器官和器官芯片是生命科學領域的新興前沿科學技術，用以在體外依據(jù)細胞自組裝和工程學設計等不同原理形成3D器官模型系統(tǒng)，可部分克服傳統(tǒng)動物模型的局限不足，被認為是近年來的突破性技術，在組織器官發(fā)育、疾病研究、新藥研發(fā)和再生醫(yī)學等領域具有重要應用前景。但是，目前類器官和器官芯片在解決細胞培養(yǎng)基質成分復雜性、低可控性、芯片材料吸附性等方面仍面臨一些挑戰(zhàn)。
近年來，隨著材料領域的快速發(fā)展，以水凝膠為代表的生物功能材料為建立高穩(wěn)定性和高可信度的體外3D器官模型提供了新的契機。水凝膠是一種含水量較高的高分子材料，成分相對明確，大多具有可調的物理化學性質和良好的生物相容性，可在體外提供仿生細胞外基質，模擬人體組織微環(huán)境并指導多種細胞行為，已成為組織器官體外制造中的關注熱點，也為體外建立3D器官模型系統(tǒng)提供了新的途徑。
該進展報告重點介紹了目前不同種類水凝膠材料特性（包括天然、合成、雜化水凝膠等），以及其在類器官和器官芯片中的最新研究進展；探討了水凝膠材料的關鍵理化因素（如化學成分、結構和機械特性等）對干細胞衍生類器官分化、形成的影響，以及基于水凝膠材料構建的器官芯片類型等；此外，針對當前類器官和器官芯片研究中面臨的挑戰(zhàn)，從體內組織器官發(fā)生到仿生工程學設計策略出發(fā)，提出了基于水凝膠材料構建3D類器官模型的策略性指導和可能的解決方案，并對未來該領域發(fā)展方向進行了展望。
近年來，秦建華團隊主要致力于器官芯片與生物醫(yī)學的前沿交叉研究，已經在生物功能材料、器官芯片構筑，以及干細胞與類器官研究等方面取得重要進展，系統(tǒng)構建了一系列功能性的3D組織器官模型和類器官芯片創(chuàng)新體系，為生命科學領域、醫(yī)學研究和藥物研發(fā)等提供了新的策略、思路和平臺。
上述工作得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家自然科學基金等支持。這也是獻禮大連化物所七十周年所慶文章之一。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902042
