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1、Microstructured extracellular matrices in tissue engineering and development,制药工程0401 张绪 田灵敏 景璟 赵琴琴,胞外基质EXTRACELLULAR MATRIX（ECM）定义：细胞外大分子构成的网络，在结缔组织中含量较高，其成分及组装形式由所产生的细胞决定，并与组织的功能相适应。如：角膜、肌腱。(ECM is the physical micro-environment of cells),一、ECM的成分（一）胶原（collagen）（二）纤粘连蛋白（Fibronectin，FN）（三）层粘连蛋白（Lam
2、inin，LN)（四）氨基聚糖及蛋白聚糖（Glycosaminoglycan，GAG and Proteoglycan）（五）弹性蛋白（Elastin）,二、ECM的作用 骨架 储存生长因子、蛋白酶和基质蛋白等的仓库 维持体内稳定方面（如修复伤口及导致一些疾病等）,What is the Microstructured ECMs?,微小范围内的(possess texture at the 5-1000m scale)异质性(in composition and structure),Traditional view：dominance of chemistry ECM的组成是影响其功能的关键
3、因素。构建:各种蛋白质包括胶原的溶液凝胶化。Emerging view：importance of form ECM的结构是影响其功能的关键因素。cell和ECMs组成的形状有：鳞片状、管状、分支状、折叠 影响因素：细胞位置、聚集体形状、机械受力（血管再生）因此，ECM的结构可以独立地决定ECM的功能,Why introduce structure into ECMs?,Methods for patterning ECMs2DPhotolithographySoft lithographic techniques（软刻蚀技术）3D将有机分子光敏聚合形成水凝胶法模具与基质前体法（外表面）牺牲材
4、料法（内表面)堆积单片胶法（内表面),体外构建方法（2D）软刻蚀技术,体外构建方法（3D）,更复杂多样的结构，如髓质的蜂窝状结构等还不能精确的复制出来,Promising use of Microstructured ECMs,For tissue engineering(组织工程)：体外培养微血管和表皮 For the study of development(组织发育的研究)：发育和功能分化的机理,均质胶,异质性ECMs可以提高微血管的稳定性与功能性。均质性ECM使微血管易于凋亡，故均质性ECM只能用 于简单组织的形成，而难以形成功能性的复杂的组织。,生长因子,？,For tissue e
5、ngineering 1体外培养微血管,血管,血管内皮细胞,For tissue engineering 2体外培养表皮,真皮和表皮间有波浪状的basal lamina。微结构的ECM模拟真皮和表皮间的波状结构，给角质细胞提供空间信息。Test：在硅酮弹性表面用胶原和白明 胶聚合形成具有波浪状的basal lamina，在上面培养角质细胞。Test结果：可以看到分层现象，观察到分化标记。具有微结构的波浪状的比没有微结构的平的basal lamina 更有功能性。,组织是怎么发育的,？,For the study of development(关于组织发育的研究),Two concept:bra
6、nching morphogenesis（形态分枝）Symmetry breaking（对称破缺）,很大一部分的组织subset的形成依赖于branching morphogenesis（形态分枝）。branching morphogenesis（形态分枝）：首先epithelial sheet局部内陷,形成基板或小芽 然后进行反覆分枝和侧面分枝。,Concept 1:branching morphogenesis,注意：这种分枝的位置并不是随机的，是有特定位点的。特定的 分枝造成了特定的组织。体内研究证明，组织的形态分枝和功能分化与体内ECM结构有关。体外模型采用均质的ECM培养也会产生分枝
7、，但这种分枝是随机的，区别于体内异质ECM的有特定位点的分枝。,组织原有的形态会影响它的进一步的形态发育。单个细胞是否增殖依赖于他们的位置。我们可以用微结构的ECM研究细胞的位置如何控制它的发育形态。例子：Symmetry breaking events（对称破缺）,Concept 2:Symmetry breaking,Symmetry breaking events（对称破缺）,For the study of development所以说，细胞的增殖和迁移都是和原来 ECM的结构有关的。微结构的ECM就可以用来研究组织发育的过程。,conclusion,各种构建微结构的ECM的方法 使得研究其作用成为可能ECM的异质性（geometry or chemical composition)给细胞的各种行为提供信号微结构的ECM对组织工程和发育研究起了重要 作用，具有远大的应用前景,Thank you!,
