芯片以微小的凝胶捕获单个细胞

特温特大学MIRA研究所的研究人员开发出一种芯片，可以捕获并保持单个细胞位于微小水凝胶液滴的确切中心。他们的新方法使细胞存活数周，这使得研究它们变得更容易。

这使得有可能，例如，测试新药的作用，并通过无与伦比的控制改善干细胞疗法。这项研究的详细信息发表在着名的科学期刊Small上，甚至在封面上也有展示。

许多科学家需要策略来研究个体细胞(例如干细胞)多周的时间。这在专注于药物测试，基础疾病研究和细胞疗法开发的领域中非常重要。

用于研究体外个体细胞的常规方法涉及“捕获”并在称为微凝胶的微小水凝胶液滴中培养它们。然而，直到最近，所有在这种受控条件下长时间培养单个细胞的尝试都失败了，因为细胞在几天内从微凝胶中逃逸出来。到目前为止，这个问题已经极大地限制了这种有前景的技术的潜在应用范围。

特文特大学MIRA研究所的研究人员发现逃逸的细胞几乎总是位于微凝胶的边缘。使用高速摄像机，他们发现这是由于目前的生产方法。他们通过开发一种芯片来解决这个问题，该芯片捕获微凝胶中心的细胞。这种方法不仅可以防止细胞逃逸，还可以使细胞存活率达到90%以上至少28天。根据特温特大学的研究科学家Tom Kamperman(他即将为这一主题辩护他的博士论文)，这种创新方法是朝着例如改进的干细胞疗法或复杂组织工程迈出的重要一步。

方法

水凝胶主要由水溶胀的聚合物网络组成。其结构类似于天然组织，这使得水凝胶非常适合3-D细胞培养。可以使用例如UV光或将各个聚合物交联在一起的酶来产生水凝胶。特文特大学的研究人员发现，在液滴仍然形成的同时，不是交联聚合物，而是在此之后触发这一过程，这种技术称为“延迟凝胶化”。这允许细胞重新定位到水凝胶前体液滴的中心，该液滴还含有聚合物和酶。在细胞定中后，液滴暴露于过氧化氢，过氧化氢将它们转化为稳定的微凝胶。

应用

细胞具有个性。即使在同一组织内，每个细胞对其环境的影响也会有不同的反应。新芯片使单个细胞(例如干细胞)能够在自然的3-D环境中分离和培养很长一段时间。这使研究人员能够测试新药对个体细胞的影响，从根本上研究疾病，并使细胞疗法更有效。在本研究中，特温特大学的研究人员表明，通过改变微凝胶的组成，他们可以将个体干细胞转化为特定的细胞类型，如骨骼或脂肪细胞。

正如特文特大学的研究人员在他们今年早些时候发表的一篇论文中所表明的那样，微凝胶也可以用作打印具有复杂内部结构的组织的构件。

使用新芯片，每秒可以产生数百个微凝胶，每个微凝胶包含一个单独的细胞。虽然这看起来很快，但对于许多临床应用而言仍然太慢。Kamperman指出：“我们目前正在测试一种改进的原型，其生产速度要快一千倍。这最终将使这种微凝胶技术得以临床转化。”

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