溫敏性水凝膠 Mebiol ® Gel

可用于3D細胞培養和其他領域

PNIPAAm-PEG；聚Ｎ-異丙基丙烯酰胺和聚乙二醇的嵌段共聚物

　　水凝膠具有聚合材料的多種特征，如網絡結構和高含水量，目前他廣泛的運用于醫藥生命科學等多種領域，但不僅限于3D培養、組織工程和藥物傳送這些。聚Ｎ-異丙基丙烯酰胺和聚乙二醇的嵌段共聚物早在 2000 年初就已經商業化，研究證明，Mebiol^® Gel 的特性使其非常適合應用于細胞培養和組織工程。

◆原理

　　Mebiol^® Gel 溫敏性水凝膠與市面上其它水凝膠的不同之處在于它可以跟隨溫度變化進行可逆性溶膠-凝膠轉換。當溫度降低時，Mebiol^® Gel 為溶膠狀態（像液體），當溫度較高時形成水凝膠。在實驗操作中，該特性特別有利于進行細胞操作，比如可輕松向冷卻的 Mebiol^® Gel 中加入培養基，可通過給培養瓶降溫的方式進行細胞離心收集。在凝膠狀態時，Mebiol Gel 的高親脂性為細胞增殖、細胞信號轉導、氣體質量交換以及細胞和組織對剪切力的防御等提供了非常有效的生長環境。

◆優點、特色

●　易于操作

●　無毒性，生物相容性好

●　100％合成，無病原體

●　透明度高，利于細胞觀察

●　性能完善

◆案例、應用

●　干細胞和多能干細胞培養，增殖和分化

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●　細胞移植

●　器官和組織再生

●　藥物傳遞

●　非細胞培養應用

1. Mebiol^® Gel 中培養原發性腫瘤細胞

　　選取人腫瘤組織中的原發性腫瘤細胞進行培養該技術能夠鑒定來自患者的原發性腫瘤細胞的表征，因此可根據其主要細胞化學敏感性，惡性腫瘤，轉移酶活性和其它參數對患者的治療進行評估。在膠原或者3D凝膠中培養原發性腫瘤細胞，纖維細胞的過度生長可能對其產生抑制作用。而成纖維細胞在Mebiol^® Gel 中不容易增殖，因此能選擇性增殖原代腫瘤細胞，以便后續進一步分析鑒別。

圖 1：人體癌變結腸組織Mebiol^® Gel 培養 10 天。

(提供者：Dr. S. Kubota, Dept. of General Surgery, St.Marianna University School of Medicine)

　　人結腸癌組織在 Mebiol^® Gel 培養 10 天。只有原發性腫瘤細胞中 Mebiol^® Gel 中增殖。

　　成纖維細胞在 Mebiol^® Gel 中生長受到抑制，而在膠原蛋白和其它許多３Ｄ凝膠培養基質中，長滿成纖維細胞，阻止癌細胞的增殖。

圖２：細胞生長曲線

2.球狀體形成

　　Mebiol^® Gel 可支持腫瘤細胞系和 iPS 細胞形成球體。

圖4：粘液表皮樣癌（膽管癌）衍生細胞系在 Mebiol^® Gel 中形成球狀體。

(提供者： Dr. S. Kubota, Dept. of General Surgery, St. Marianna University School of Medicine)

3. 保持組織結構

　　Mebiol^® Gel 提供的環境，有利于維護組織結構在長期培養。

圖 5

左圖：正常結腸黏膜組織在Mebiol^® Gel 中培養７天后。

右圖：轉移性肝癌組織在Mebiol^® Gel 中培養 21 天后。

(提供者：Dr. S. Kubota, Dept. of General Surgery, St. Marianna University School of Medicine)

4. 體干細胞的選擇性分離培養（小鼠胚胎皮膚源）

"Epithelial Stem Cells from Dermis by a Three-dimensional Culture System", Journal of Cellular Biochemistry, 98 (1), 174-184 (2006)

5. 體外３-Ｄ軟骨細胞培養再生軟骨組織

"Chondrocytes Containing Growth Factors in a Novel Thermoreversible Gelation Polymer Scaffold", Tissue Engineering, 12 (5), 1237-1245 (2006)

6. 體外３-Ｄ培養人細胞間質干細胞（hMSC）進行骨誘導

"Gene expression profile of human mesenchymal stem cells during osteogenesis in three-dimensional thermoreversible gelation polymer", Biochem. Biophys. Res. Commun., 317, 1103-1107 (2004).

7. 人類肝細胞３-Ｄ培養生產丙型肝炎病毒（HCV）

"Production of infectious hepatitis C virus particles in three-dimensional cultures of the cell line carrying the genome-length dicistronic viral RNA of genotype 1b", Virology, 351 (2), 381-392 (2006)

8. 通過局部加熱進行通道控制（芯片細胞分選系統）

"On-Chip Cell Sorting System Using Laser-Induced Heating of a Thermoreversible Gelation Polymer to Control Flow", Y. Shirasaki, J. Tanaka, H. Makazu, K. Tashiro, S. Shoji, S. Tsukita, T. Funatsu,Anal. Chem., 78, 695-701 (2006)

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