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第十一期:这项技术,让细胞贴壁培养更容易、更持久!

时间:2021-03-10        来源:

人类对生命的探索从未止步。


细胞,作为人体结构和生理功能的基本单位,是探索生命体的重要实验对象。通过对小小的细胞进行研究,人们得以窥见生物的大世界。



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每天,都有无数细胞参与到科研中,可是,那么多的细胞从哪儿来呢?


答案是:通过细胞培养。



不论是对于整个生物工程技术,还是其中之一的生物克隆技术来说,细胞培养都是一个必不可少的过程。


科学家们利用细胞的“生长繁殖”功能,能够培育出成千上万的细胞,他们被装在试验器皿中,随时为实验准备着。


细胞培养,是对细胞进行实验的前提与基础,如果没有足够多的细胞作为实验对象,科学家恐怕也是“巧妇难为无米之炊”!


01

细胞贴壁是怎么一回事?


其实,培育细胞跟培育树苗有着异曲同工之处:


一粒种子,长成大树,如果我们想要得到更多树苗,我们可以通过移植来获得小树苗;


一个细胞,繁殖出了很多细胞,可是许多细胞的繁殖是有时间周期和上限的,如果我们想得到更多生命力旺盛的细胞,就可以通过传代培养来实现:


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将培养物分割成许多小部分,重新接种到另外的培养器皿中,在进行培养的过程,就叫细胞的传代培养。


而代传的方法则包括:悬浮生长细胞传代、半悬浮生长细胞传代(Hela细胞)和贴壁生长细胞传代。


看到这里,你便知道,细胞贴壁是什么意思了,原来,细胞贴壁是培育细胞的一种方法。


02

细胞培养耗材“众口难调”


当我们把细胞分割成许多小部分时,就需要给它们找“新家”,以此作为它们繁殖生长的“落脚点”。


在实验室中,科学家通过板、瓶、皿等容器来给细胞们“安家”,可以说这些器材,是细胞生长繁殖的“伊甸园”,是实验室常见的消耗品。


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由于细胞种类众多,环境适应能力各异,研究者的需求也不尽相同,所以细胞培养器皿的功能可谓“众口难调”。


比如,对于淋巴细胞、人白血病细胞K-562等悬浮细胞培养而言,普通的聚苯乙烯基材器皿即可满足条件;


但是,对于成纤维型细胞、上皮型细胞等贴壁细胞培养而言,则需要对基材进行亲水表面处理,以实现细胞的贴壁生长。


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也许你会问,难道用普通的器皿,细胞就不能贴壁生长了吗?


事实的确是这样,许多动物细胞的体外培养,往往需要锚定在某种特殊的表面介质,包括细胞外基质提取物、多肽,及经过特殊处理的塑料、玻璃表面等,才能长效生长;


很多普通器材,不能满足细胞贴壁的条件,会导致细胞停止分裂,甚至死亡。


03

等离子体表面改性技术

让细胞贴壁培养更高效


要让细胞更好的“贴壁”,一直以来都是一个需要解决的问题。


由于我国生命科学领域研究相对欧美国家起步较晚,高端生物培养用塑料耗材主要依赖进口,包括美国康宁、赛默飞世尔在内的行业巨头,占领了近95%的市场份额。


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尤其是在半贴壁细胞及干细胞等难养细胞的培养等高端应用领域,国内的大部分企业仅能生产普通亲水系列的产品,长效超亲水的细胞培养产品基本依赖进口。


但是,武汉先进院前瞻研发中心等离子体项目研发团队,通过自主研发的等离子体增强亲水改性技术,实现了细胞的超贴壁培养。


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这一技术的原理是:通过团队自主研发的射频等离子体设备与处理工艺,使聚苯乙烯表面的水接触角由原先的90°降至10°以下。


【趣味科普】第三期:超疏水材料,出淤泥而不染 一文中,我们曾详细解释过接触角的概念,感兴趣的朋友可点击查阅。


简而言之:接触角越小,细胞与器皿的贴壁越紧密。


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在显微镜的观察下,未处理的培养皿会发生明显的细胞成团现象,而经增强亲水处理后的培养皿能有效促进细胞在其表面的粘附。


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293t细胞培养24h后的显微镜下对比图:(a) 未经表面处理的培养皿;(b)增强亲水处理后的培养皿


经过这一等离子体增强亲水技术处理的实验器皿,接触角小于10°、在模拟环境下亲水时间可达12个月以上,部分指标可以对标赛默飞世尔的超亲水培养系列产品,用国产技术替代进口产品并非梦想。


生命探索永不止步,愿所有科学家都能用上国产实验器皿,进行超亲水细胞超贴壁培养;“巧妇有米”,科研大餐指日可待!



参考文献:

[1]刘梅芳,徐国恒, 细胞体外培养时为什么会贴到培养皿壁上。生物学通报。2007,42(9):54。

[2]吴建波,尹丽慧, 不同培养方法对骨髓间充质干细胞贴壁和纯度的影响。山东医药,2008,48(4):15-17。

[3]韩岩, 基膜黏连蛋白和Ⅳ型胶原对培养许旺细胞贴壁及增殖的作用。中华显微外科杂志。2002 , 25(3):194-196。

[4]朱壬葆,人骨髓体外培养中贴壁细胞层的形态分析。实验生物学报,1982(2):33-43。

[5]季红,刘永,赵林普,小鼠骨髓细胞体外培养中贴壁细胞层的结构与作用。中国病理生理杂志, 1988(01)。

[6]陈桑,刘希凤,凌茂英,介绍一种使悬浮的肝癌细胞贴壁的方法。大连医科大学学报, 1992(4):61-62。


 

原创:吴金娥 叶凯

科研指导:叶凯 高明




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