与传统的2D平板培养相比，3D细胞培养被认为是一种更好的体外替代方法，因为它能够创建一个细胞微环境，模拟细胞和体内细胞基质之间的相互作用，以维持正常的细胞生长、基因表达和细胞功能。3D细胞培养大致可分为支架依赖和支架游离两种(BakerChen,)。与无支架悬浮培养相比，支架三维细胞培养更适合于体外细胞培养，因为支架可以保护细胞免受体外环境的伤害，促进细胞迁移、扩展和分化。褐藻酸盐(Alginate,Alg)是一种从褐藻中提取的天然高分子多糖，具有良好的生物相容性。此外，藻珠因其交联方式简单温和、易改性等特点，已广泛应用于生物医学相关领域。目前，海藻珠作为体外3D细胞培养的载体已被广泛报道。在藻珠中初步实现了被包封细胞的定量、不同细胞的空间定位和高存活率的细胞包封。然而，由于典型的海藻酸钙性质，藻珠内部的孔隙致密且分离，削弱了被封装细胞之间的通讯和迁移，减少了分泌蛋白。此外，孔径难以精确控制，无法满足不同细胞培养所需的各种最佳孔径。
近日，西南交通大学生命科学与工程学院王垚磊老师以双水相(ATPS)乳剂为模板，制备了具有可控互联多孔结构的海藻酸微球(PABs)，用于三维细胞培养。以细胞/葡聚糖(Dex)混合物和海藻酸盐(Alg)/聚乙二醇(PEG)混合物为水相乳液，采用mPEG-BSA粒子稳定的ATPS乳液形成可控的多孔结构的海藻酸微球。通过改变乳化频率和与PEG-Alg溶液的体积比，可以控制多聚羧酸酯的孔径。此外，由于三磷酸腺苷具有良好的生物相容性，细胞可以直接包裹在相互连通的孔隙中。与一般海藻酸微球(PABs)包埋的细胞相比，包埋在PABs中的HeLa和人肝癌细胞具有更强的细胞活性(95%)、增殖和功能增强。因此，认为海藻酸微球是一种很有前途的体外三维细胞培养微载体。该研究成果以“Aqueoustwo-phaseemulsions-templatedtailorableporousalginatebeadsfor3Dcellculture”为题发表在国际高分子化学领域权威期刊《CarbohydratePolymers》（影响因子7.）上。论文第一作者为生命学院18级硕士研究生刘甜甜同学。通讯作者为王垚磊老师，李萍教授为共同通讯作者，西南交通大学为唯一署名单位和通讯作者单位。
本文要点：1、制备了具有可控互联多孔结构的藻酸盐微球。2、以不含非生物相容性试剂的双水相乳液为模板。3、实现了细胞直接包埋在多孔微球中进行三维细胞培养。3、多孔藻酸盐微球具有较好的细胞生物学行为。
总之，本文通过由mPEG-BSA颗粒所稳定的聚乙二醇和葡聚糖所形成形成的双水相乳液，结合海藻酸一步法形成孔径结构可控的凝胶球。该方法实现了3D培养载体形成与细胞包裹的同时完成，克服了预制支架在接种细胞时会降低细胞活力的问题。与传统凝胶球载体相比，多孔凝胶球显著提高了3D培养的细胞活性与功能。这种具有高度生物相容、结构可控、模拟体内环境、操作简便的多孔凝胶球体系，为3D细胞培养载体的制备提供了崭新的平台。
论文链接：