交联明胶网络的生物物理与化学线索对内皮细胞粘附、形态、增殖及血管生成信号的影响研究

为解决3D生物打印构建物中内皮细胞接种的预血管化难题，研究人员系统研究了甲基丙烯酰化(GelMA)与硫醇-降冰片烯改性明胶(GelNBSH)生物墨水的生物物理特性(弹性模量0.50-76.09 kPa)和生化因子(VEGF-A/腺苷)对脐静脉内皮细胞行为的影响。发现5 w/v% GelNBSH DS 74/67无需生长因子即可诱导更早更强的血管生成信号(Ang-2/HB-EGF等)，为组织工程血管化策略提供了新见解。

　　

这项突破性研究揭示了交联明胶网络的双重调控机制。通过对比链增长(甲基丙烯酰化GelMA)和逐步增长(硫醇-降冰片烯GelNBSH)两种交联方式，发现尽管5 w/v% GelNBSH DS 74/67与5 w/v% GelMA DS 99的压缩模量相当(13.57±0.56 vs 14.18±1.59 kPa)，但前者表面粗糙度(421.07-858.30 nm)和局部弹性模量(3.85±1.24 vs 6.02±2.94 kPa)的独特组合，在无血管内皮生长因子(VEGF-A)补充条件下，就能在培养首日触发更成熟的血管生成信号通路——包括血管生成素-2(Ang-2)、肝素结合表皮生长因子(HB-EGF)、血管内皮生长因子-C(VEGF-C)等关键因子的显著上调。这为开发新一代仿生血管化支架提供了重要理论依据，特别是克服了传统生物墨水需要外源生长因子刺激的局限性。研究还创新性地建立了交联密度(6.21-25.81 mM)与细胞响应之间的定量关系，为精准调控组织再生微环境提供了新范式。