气泡形成控制：利用过氧化氢酶涂层的释氧水凝胶制备厘米级类组织结构

《Advanced Materials》：Bubble Formation Control: Fabrication of Centimeter-Sized Tissue-Like Constructs by Catalase-Coated Oxygen-Releasing Hydrogel

　　

摘要

由于氧气耗尽和细胞存活率有限，开发厚实的三维（3D）支架仍然具有挑战性。基于过氧化钙（CaO₂）和过氧化氢酶的释氧生物材料是一种常见的解决方案，但未受控制的氧气气泡释放常常导致结构损伤，这一点很少被讨论。在这里，我们提出了一种通过在释氧水凝胶表面涂覆过氧化氢酶纳米涂层来控制气泡形成位置的方法。CaO₂与水发生水解反应，生成过氧化氢（H₂O₂），随后转化为O₂和H₂O。由于H₂O₂可能具有细胞毒性，直接将过氧化氢酶掺入水凝胶系统可能会加速O₂气泡的形成，导致水凝胶在水中浸泡1小时内就发生塌陷。相比之下，涂有过氧化氢酶的水凝胶表现出更好的结构稳定性，在常温空气中24小时后，其气泡大小比含有混合过氧化氢酶的水凝胶小5.9倍。在低氧条件下（O₂< 0.1%），含有涂有过氧化氢酶的水凝胶的厘米级支架在培养5天后仍能保留高达86%的活人成纤维细胞，而未涂过氧化氢酶的水凝胶仅能保留47%的细胞。此外，在严重缺氧条件下培养的人类神经干细胞中，涂有过氧化氢酶的水凝胶促进了细胞存活和神经突起的生长。这些发现表明所提出的策略在支持氧气的组织工程应用中具有潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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