香港中文大学(中大)工程学院生物医学工程学系边黎明教授与理学院物理系王一教授领导的研究团队,最近研发了一种超级动态交联水凝胶,可促进人骨髓间充质干细胞分化,对组织工程修复材料的研发具有重要意义。该科研成果已刊登在国际著名学术期刊《自然˙通讯》(Nature Communications)期刊。
组织工程学的概念是发展生物材料,用以修复、替代及改善人体受损伤的器官及其功能。水凝胶是一种具有三维网络结构的生物材料,可以作为一种模拟人体细胞外基质(Extracellular Matrix)的载体,将人类干细胞或患者的自体细胞封装起来,植入患者的组织缺损部位,有助促进组织修复,从而达到理想的治疗效果。愈来愈多证据显示,人体细胞的周围环境(细胞外基质)具有高度的动态力学性能。这就表明,水凝胶的动态力学性能对于植入人体的干细胞和人体细胞发挥他们正常的功能具有良好的促进作用。
超级动态交联水凝胶可促进人骨髓间充质干细胞分化。
边黎明教授的研究团队专注开发医学用水凝胶工程,是目前研究最前沿水凝胶技术的团队之一,其开发的技术具国际领先地位。于2017年,边教授团队成功以透明质酸天然高分子为基础,开发了具有超级动态微观结构的超分子水凝胶。该水凝胶可以自动调节其微观结构从而有效支持干细胞在三维水凝胶中的大量增殖、快速组装以及定向分化,从而促进损伤组织及器官的修复与再生。
边教授解释,该超分子水凝胶为干细胞、肿瘤体外模型等基础生物医学研究提供了一个优良的细胞三维培养实验工具,并可作为治疗细胞的有效递送载体服务于包括再生医学等多项转化类研究。边黎明教授续表示:「水凝胶具有独特的物理性质,生物兼容度高,可以模拟细胞外基质的组分,促进内原细胞的补充。高动态力学性能的水凝胶作为干细胞的载体,将培植出来的干细胞封装起来,再注射入缺损部位,支持细胞在其中的铺展及定向分化,协助身体自我复原,重建组织,可望为再生医学发展奠定重要的基础。」
细胞适应性超动态水凝胶支持干细胞三维生长和发育的理论模拟和实验验证

中大工程学院生物医学工程学系边黎明教授(后排左六)与他的研究团队

中大物理系王一教授(中)及其研究团队
中大生物医学工程学系简介
中大生物医学工程学系成立于2017年7月1日,是本港首个生物医学工程学系,致力将创新科技应用于优化医疗服务上,推动治疗科技的发展。该学系的科研涵盖四大专业范畴:医疗设备及生物感测器、生物医学图像及资讯学、生物材料及再生医学、生物分子工程及纳米医学。详情请浏览学系网址:
www.bme.cuhk.edu.hk。
边黎明教授近年在深圳研究院开展的项目
国家自然科学基金委员会-面上项目-超分子水凝胶作为干细胞及小分子药物载体治疗关节软骨缺损的关键技术研发 31570979
深圳市科技创新委员会-基础研究(自由探索)-用于实时检测活体细胞内miRNA的新型纳米探针的研究JCYJ20170307165611557
王一教授近年在深圳研究院开展的项目
国家自然科学基金委员会-青年科学基金项目-以分子动力学模拟精确计算小分子的细胞膜渗透系数21403183
原文转载
香港中文大学传讯及公共关系处 二零二一年六月十二日《中大工程學院研究團隊開發超級動態交聯水凝膠 促進幹細胞分化 協助組織工程材料研發》
https://www.cpr.cuhk.edu.hk/tc/press/cuhk-engineering-research-team-develops-novel-ultra-dynamic-hydrogel-to-promote-differentiation-of-human-stem-cell-and-development-of-tissue-engineering-materials/