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利用冷冻扫描电子显微镜和共聚焦显微镜可视化含细胞纤维蛋白基水凝胶
摘要： 本研究采用半合成高含水量（>98%水分）构建体中的三维细胞培养技术，通过超高分辨率显微手段探究负载细胞的亲水凝胶微观特性。研究旨在为这类构建体提供成像策略，同时最大限度减少伪影干扰。首先通过共聚焦显微镜对含有人体真皮间充质细胞（成纤维细胞）的PEG-纤维蛋白原（PEG-Fb）和纤维蛋白水凝胶构建体进行成像，随后运用亚微米级分辨率的高分辨扫描电镜（HR-SEM）观察水凝胶内细胞形态。由于室温HR-SEM无法获得无伪影的水凝胶图像，研究采用冷冻HR-SEM（cryo-HR-SEM）成像方法，在保持水凝胶天然水合状态下进行样品观测。通过亚细胞级超微结构观察，揭示了丰富的细胞组分、生物材料天然构型以及水合状态下细胞膜与生物材料的连续界面。采用相同方法对含白蛋白微气泡的构建体成像，进一步呈现了细胞、微气泡与水凝胶相互作用的精细细节。结合共聚焦显微镜技术，该成像策略完整呈现了含细胞水凝胶网络的水合状态。该方法有效解决了获取含超高含水量（>98%）水凝胶体系（内嵌细胞）相关信息的挑战，相关发现可为组织工程与再生医学中的水凝胶策略优化提供重要依据。
关键词： 纤维蛋白，电子显微镜，水凝胶，组织工程，支架，共聚焦显微镜
更新于2025-11-21 11:08:12
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通过光交联实现微米级分辨率的纤维蛋白水凝胶选择性硬化
摘要： 纤维蛋白水凝胶被用作研究细胞-细胞外基质生物物理相互作用的模型系统。这些水凝胶的整体机械刚度与机械转导及下游信号传导相关。然而，在微米级长度尺度上，邻近细胞的刚度值可能存在数量级差异。在此空间尺度上对基质刚度进行图案化设计有助于研究此类相互作用。本文介绍并评估了一种选择性增强纤维蛋白水凝胶内特定区域刚度的技术。激光扫描照射可激活钌催化的纤维蛋白酪氨酸残基交联反应，从而实现小至数微米距离范围内的可调刚度变化及材料局部致密化。通过主动微流变学检测发现，刚度增幅最高可达25倍，与先前在三维培养中观察到的单细胞周围刚度变化相当。总之，本方法可在微米尺度选择性调控纤维蛋白刚度，并有望构建复杂图案，这对以具有生物学意义的方式研究机械转导具有重要价值。
关键词： 纤维蛋白、组织力学、微流变学、水凝胶、刚度、细胞外基质
更新于2025-09-22 15:16:50