脱细胞菠菜叶支架的生物相容性优化及其在组织工程中的应用研究

为解决器官移植短缺问题，研究人员通过优化脱细胞技术降低菠菜叶支架的细胞毒性，并探究其生物相容性。研究发现，改良后的脱细胞流程（1% SDS）显著减少残留毒性，RGD-多肽功能化进一步促进宿主组织整合与胶原沉积。该成果为植物源性血管化支架的临床应用提供了重要依据。

　　

全球器官移植供需失衡的背景下，组织工程（Tissue Engineering）被视为解决器官短缺的新希望。然而，工程化组织的血管网络构建仍是核心挑战——氧气在组织中的扩散极限仅100-200微米，缺乏有效血管化的组织难以存活至临床所需尺寸。传统脱细胞（Decellularization）技术虽能保留器官的细胞外基质（ECM）结构，但面临供体来源限制、动物病原体风险及生态负担等问题。

美国伍斯特理工学院（Worcester Polytechnic Institute）的Joshua R. Gershlak团队另辟蹊径，选择菠菜叶片作为替代支架。植物维管系统与人类心血管分支模式高度相似，且具备可持续种植优势。前期研究虽证实脱细胞菠菜叶可支持人类细胞生长，但高浓度洗涤剂（10% SDS）的细胞毒性隐患阻碍其临床应用。为此，团队在《npj Biomedical Innovations》发表最新成果，通过改良脱细胞工艺和RGD-多肽功能化，系统评估了叶支架的生物相容性。

研究采用三大关键技术：1）优化脱细胞流程（1% SDS联合角质层预处理缩短周期至5天）；2）体外细胞毒性检测（MTT法及活/死染色评估人真皮成纤维细胞活性）；3）大鼠皮下植入模型（1-4周组织学分析，对比RGD功能化与非功能化支架的宿主反应）。

移除叶片角质层实现脱细胞工艺改良
通过预处理的角质层去除步骤，新方案将脱细胞时间从9天缩短至5天，SDS浓度降至1%。DNA与蛋白定量显示，改良组与原始组均实现完全脱细胞（p<0.0001），但改良组残留蛋白略高。

低毒性验证与残留SDS控制

活/死染色显示，1% SDS处理组细胞死亡率与空白对照组相当，而10% SDS组出现大面积细胞脱落。MTT检测进一步证实，改良组代谢活性无显著差异（p>0.05），残留SDS检测量较原始组降低99%（p<0.0001）。

体内植入展现有限免疫反应
H&E染色显示，非功能化叶支架植入4周后仅引发轻微炎症，胶原沉积逐渐增加（Masson染色证实）。RGD功能化组则表现更优：1周即见宿主细胞浸润，胶原沉积面积显著高于非功能化组（p<0.0001），且胶原包膜厚度减少50%。

RGD功能化加速宿主整合

定量分析表明，RGD组细胞浸润量始终高于对照组（4周时p=0.0099），而边界区细胞聚集减少（p=0.022），证实其促进内向性生长而非排斥性包裹。

该研究突破性地证明：植物脱细胞支架可通过工艺优化实现低毒性，其纤维素基质与宿主相容性良好；RGD-多肽功能化能主动调控免疫微环境，推动跨物种组织整合。这不仅为器官短缺提供了可持续解决方案，更开创了"植物-动物"杂交组织工程的新范式。未来研究可进一步探索支架血管网络与宿主循环系统的功能连接，以及植物转基因技术赋予支架的免疫调节潜能。