高孔隙率GelMA水凝胶（EFL-GM-PR系列）

甲基丙烯酰化明胶（GelMA）由于具有生物兼容性好、可见光固化的特点，已广泛应用于细胞3D培养、组织工程、生物3D打印等研究领域，已有上万篇学术论文中采用了GelMA水凝胶。EFL团队研制的GelMA产品具有批次稳定、服务专业等优点，自推出以来，已服务哈佛、剑桥、麻省理工、港大、清华、北大、浙大、上交等国内外高校的数百个课题组。

虽然水凝胶内部也自带孔隙结构，但其孔隙过小，使得包裹细胞进行三维培养及生物3D打印时内部的养物质传输及细胞代谢废物排出不畅，致密的孔隙阻碍了细胞更好的功能化。为了提高水凝胶内细胞与外界的物质交换效率，并为细胞生长增殖提供更多空间，EFL团队持续攻关，成功研制出了高孔隙率GelMA水凝胶（多孔GelMA，EFL-GM-PR系列）。

获得数十乃至数百微米孔隙结构，常规做法是通过乳液造孔获得，这些工艺存在稳定性差、操作复杂等缺点。EFL-GM-PR系列通过材料学颠覆性的设计，其使用体验与常规GelMA材料无任何区别，只需要溶解、光照固化即可轻松获得数百微米孔隙结构水凝胶（图1）。

图1 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶操作流程

01 微观形貌

EFL-GM-PR系列具有几微米至几百微米的孔道结构以适应不同应用需求。通常三维细胞培养时需要50微米以上的孔隙结构，大的孔隙结构可为细胞提供高效的物质交换通道，也为细胞增殖、生长提供空间，能显著提高细胞的增殖活性。

通过通用偶联型水凝胶荧光染料（EFL-DYE-UF-ENE系列）的荧光标记，可实现多孔GelMA水凝胶内部多孔结构的直观观察（图2）。

图2 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶可控微观孔道结构的激光共聚焦照片

      

02 细胞培养

EFL-GM-PR系列多孔水凝胶在细胞培养方面具有优异的性能，通过与GelMA无孔水凝胶对比可以明显看出多孔GelMA水凝胶的优势。两种配方的多孔GelMA水凝胶其内部细胞增殖速率均高于GelMA无孔水凝胶，在培养第7天时出现了数倍的细胞数量差。（图3）

图3 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶内部细胞增殖荧光照片及定量分析

在凝胶表面进行细胞培养时，多孔GelMA同样具有优秀表现，贯通的孔道结构使接种在表面的细胞呈现向凝胶内部迁移的趋势，第9天细胞迁移深度可达约540μm。（图4）

图4 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶表面细胞培养荧光照片（红色为荧光GelMA）

03 水凝胶培养过程稳定性

多孔结构水凝胶其比表面积远大于普通无孔水凝胶，因此，多孔水凝胶在相同基体凝胶强度条件通常比无孔水凝胶降解更快。为了支持长时间的细胞培养，EFL团队通过优化配方，在实现优异细胞增殖性能的同时赋予多孔水凝胶良好的稳定性。通过与普通GelMA无孔水凝胶对比，EFL-GM-PR系列多孔水凝胶在细胞增殖及凝胶稳定性方面均有更好的表现。（图5）

图5 EFL-GM-PR系列多孔GleMA水凝胶培养过程稳定性测试数码照片及细胞荧光照片

文章来源： EngineeringForLife