第十五届全国表面工程大会

三维细胞支架作为调控细胞命运的工程化载体，其仿生结构参数的可控性构建对于模拟组织微环境及研究细胞响应机制具有重要意义。本研究基于双光子聚合（Two-photon polymerization, TPP）技术构建了具有木桩、蜂窝及三周期极小曲面（Triply periodic minimal surfaces, TPMS）拓扑特征的三维支架体系，系统研究了支架结构与孔隙几何特征对人间充质干细胞（hMSCs）增殖动力学、形态、取向及分化行为的调控规律。研究发现三维支架可显著提升hMSCs的增殖活性。基于扫描电子显微成像、多重荧光标记及三维共聚焦重构的综合表征表明：支架的物理约束效应使细胞核面积显著缩小，核圆度和长宽比降低。木桩支架上的细胞呈现沿柱状结构轴向延伸的条状形态，形成有序排列；而蜂窝结构诱导产生三角形及新月形细胞形态，且空间取向呈现随机分布特征；TPMS支架则通过其独特的曲面拓扑诱导细胞形态响应和各向异性特征。碱性磷酸酶染色结果显示，较大孔径的支架更有利于成骨分化。本研究建立的TPP加工体系为体外构建仿生细胞微环境提供了新策略，其结构-功能关联性研究成果对骨再生医学及器官芯片技术发展具有重要参考价值。
 

双光子聚合,细胞支架,细胞形态,细胞分化