综述:细胞解离技术:生物医学研究和应用进展中的技术、挑战与机遇

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Progress in Biophysics and Molecular Biology 3.2

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  这篇综述系统探讨了细胞解离(Cell Detachment)技术的现状与未来,重点对比了酶解法(如胰蛋白酶Trypsin)与非酶解法(如热响应聚合物、物理刺激)的优劣,指出其在组织工程和再生医学中面临的挑战(如细胞表面蛋白损伤、pYAPoncogene 表达异常),并强调微载体(Microcarriers)和生物反应器规模化生产中的技术瓶颈与材料创新需求。

  

Abstract

体外培养活细胞是生物医学研究的基石,但细胞收获环节仍存在显著挑战。酶解法(如胰蛋白酶Trypsin/EDTA)虽成本低廉,却会切割细胞锚定蛋白(如钙黏蛋白Cadherins)和受体,引发pYAPoncogene
表达异常和凋亡率上升。非酶解法中,热响应聚合物需精确调控薄膜分子特性,而物理刺激(光、磁、超声)虽能避免化学残留,但规模化应用尚待验证。

Introduction

细胞制造产业扩张催生了生物反应器微载体技术的快速发展,但传统酶解法对细胞表面蛋白的破坏性限制了其在组织工程中的应用。微载体刺激响应涂层面临与实验室培养皿相似的挑战,还需考虑微珠回收问题。

Extracellular Matrix, Cell Adhesion and Detachment Interactions

细胞通过整合素(Integrins)与细胞外基质(ECM)的纤维连接蛋白(Fibronectin)和层粘连蛋白(Laminin)结合,形成黏着斑(Focal Adhesion)。解离技术需精准靶向这些相互作用——例如,EDTA通过螯合钙离子破坏细胞间连接,而胶原酶(Collagenase)则降解ECM中的胶原蛋白。

Chemical Stimuli for Cell Harvesting

胰蛋白酶替代品TrypLETM
虽温和,但成本较高;无螯合剂方法依赖pH响应材料(如聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯),需优化溶液离子强度以避免细胞膜损伤。

Physical Stimuli for Cell Harvesting

热响应聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)在32°C发生相变,但薄膜厚度偏差会导致解离效率波动。磁响应微载体通过外部磁场实现非接触式收获,但磁性纳米颗粒可能干扰细胞代谢。

Microcarrier Options

可降解明胶微载体能避免酶解步骤,但机械强度不足;聚苯乙烯微珠虽耐用,却需复杂表面修饰(如RGD肽涂层)以促进细胞黏附。

Conclusion and Future Perspectives

未来需开发兼顾规模化与细胞功能保留的解离方案,例如多刺激响应(光热/磁电协同)智能材料,并建立超越存活率的标准评估体系(如转录组/蛋白质组分析)。生物材料与生物技术的交叉创新将是突破关键。

(注:全文严格基于原文内容缩编,未添加非文献数据)

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