细胞培养用HyStem®透明质酸3D水凝胶–Advanced BioMatrix 解决方案

【前情回顾】Advanced BioMatrix 2D&3D细胞培养用胶原蛋白解决方案

在简单的2D环境中进行细胞培养与在3D环境中进行细胞培养有很大的不同，主要是因为细胞在2D和3D环境中受到的细胞外基质（extracellular matrix，ECM）支持和细胞间相互作用方式不同。在2D环境中，细胞只能在平坦的表面上生长，缺乏立体结构和细胞间的三维交流。而在3D环境中，细胞可以在更接近其自然生长环境的条件下生长，与周围细胞和基质之间的相互作用更加复杂和多样化，更符合体内组织的真实情况。这种更接近生理环境的3D培养方式有助于模拟组织和器官的复杂结构和功能，因此在生物医学研究和组织工程中具有重要意义。

由于许多不同的水凝胶可以用来模拟ECM，因此水凝胶是目前模拟细胞外3D环境的最广泛的方法。作为组织的非细胞组分，天然ECM为细胞提供结构支持，并促进许多细胞过程，如生长、迁移、分化和形态发生。ECM的主要组分包括水、碳水化合物聚合物（如蛋白聚糖-Proteoglycan和透明质酸-Hyaluronic acid），以及蛋白质（如胶原蛋白-Collagen、弹性蛋白-elastin、纤维连接蛋白-fibronectin和层粘蛋白-laminin）。这些组分在ECM中各自扮演着重要角色，例如，蛋白聚糖负责缓冲、水合作用、结合和ECM的耐力特性，而胶原蛋白和纤维连接蛋白对于拉伸强度、调节细胞粘附、支持趋化作用以及因此导向的细胞迁移和相应的组织发育非常重要。然而，ECM的组成取决于组织的功能要求。总的来说，ECM在结构、组分的适当分布和结果功能方面非常复杂。

透明质酸水凝胶由于具有高含水量，并允许细胞在3D环境中被封装在材料中，因此成为有前景的生物材料。基于透明质酸的水凝胶在再生医学的不同方法中被广泛应用作为细胞载体。透明质酸本身是一种经过深入研究的生物分子，由于其酸性多糖结构，提供了许多适合的化学修饰可能性，这些修饰对于降低其优异的水溶性并允许形成稳定的水凝胶网络是必要的。

Advanced BioMatrix作为2D&3D细胞培养专家，可以提供高品质HyStem®透明质酸水凝胶试剂盒。Hystem®试剂盒最适合用于培养天然环境中富含透明质酸的干细胞，而且它们也已成功用于组织工程等其他应用。HyStem®透明质酸水凝胶试剂盒的主要成分为称为Glycosil®的硫醇修饰透明质酸。Glycosil®透明质酸是提供HyStem®试剂盒机械性能的主要组分。

Advanced BioMatrix的HyStem®试剂盒主要分为三种：

1、HyStem® (Thiol-Modified Hyaluronic Acid) 由硫醇修饰的HA（Glycosil®）和硫醇反应性交联剂（Extralink®）组成；该交联剂可促发凝胶化过程（没有交联剂，HA溶液将保持液态）。HyStem®水凝胶系统提供了一个可变刚度的粘弹性基质，支持干细胞的扩憎（迄今已测试了人胚胎干细胞、CD34+细胞和肝细胞祖细胞）。HyStem®水凝胶不支持表面细胞附着。细胞必须被封装在水凝胶内部。细胞外基质（ECM）蛋白或肽可以与Glycosil在交联之前混合，以提供附着信号并允许细胞附着在水凝胶表面上。然而，添加的ECM蛋白类型取决于细胞类型和期望的结果

2、HyStem® C (Thiol-Modified Hyaluronic Acid + Gelatin)包含Glycosil®和Extralink®，还包含称为Gelin-S® 的硫醇修饰的变性胶原蛋白，Gelin-S为多种原代细胞和细胞系提供了基本的细胞附着位点，因此被推荐为贴壁细胞类型和细胞培养优化的理想底物。在某些情况下，HyStem-C水凝胶可以通过添加ECM蛋白来进一步增强，以匹配天然信号。Hystem® C允许细胞被封装在水凝胶内部或附着在表面上。

3、HyStem® HP (Thiol-Modified Hyaluronic Acid/Heparin) 包含硫醇修饰的透明质酸和硫醇修饰的肝素（Heprasil®）、硫醇修饰的变性胶原（Gelin-S），以及硫醇反应性交联剂（Extralink®）。Hystem® HP允许细胞被封装在水凝胶内部或附着在表面上。HyStem HP水凝胶中固定的肝素模拟了通常存在于细胞外基质中的肝素硫酸蛋白聚糖。肝素与蛋白质形成离子键，保护它们免受蛋白水解作用，并促进它们缓慢释放到细胞培养基中。与直接向培养基中添加生长因子相比，这显著减少了触发细胞生长或分化所需的生长因子量

水凝胶刚度结果以储存模量G'进行测量，并在上图中绘制和展示。上述结果代表每种产品至少进行三次测试的平均值，测试之间的差异很小。虽然这里没有展示，但HyStem®产品可以被调整以在软水凝胶范围内产生可调节的刚度结果。机械模量取决于进行材料测试的应力条件。使用ElastoSens®进行的无接触测量以储存模量（G’）的形式提供模量。下表提供了每种产品在G’中测得的平台结果。

HyStem®水凝胶的机械刚度（G’）范围在100Pa至160Pa之间，涵盖许多软材料应用，并将确保具有坚固的水凝胶。然而，对于超过200Pa的刚度，可能需要使用其他透明质酸材料。Advanced BioMatrix提供PhotoHA®（甲基丙烯酸化透明质酸），这是一种可调节的水凝胶，可以通过调节透明质酸浓度、使用的光引发剂以及光照类型和时间来实现接近8000Pa的机械刚度（G’）。下表列出了一系列甲基丙烯酰化透明质酸，附带各种可用于Advanced BioMatrix的光敏引发剂。

综上所述，HyStem或PhotoHA产品为选择符合细胞培养系统机械需求的透明质酸产品提供了基础。

美国Advanced BioMatrix是3D组织培养、细胞检测和细胞增殖等领域实验解决方案的佼佼者，在分离、纯化、冻干、细胞培养和蛋白检测、多肽粘附、附着因子、基质硬度和其他3D matrix 产品开发方面有着丰富的经验。

产品竞争优势：

1. 提供高纯度和成分确定的胞外基质；
2. 超过1000余篇文献引用PureCol 胶原产品，品质非常均一；
3. 在3D培养基领域可提供全面的产品线；
4. 唯1可提供特异性刚性有机硅基板的公司（CytoSoft）;
5. 唯1可提供可溶性丝纤蛋白的供应商（可运用于多种3D培养）；
6. 如果客户首次接触3D胶原凝胶，Advanced BioMatrix还是唯1的预制胶原蛋白(PureCol EZ gel)供应商。