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  近期，上海交通大學材料科學與工程學院馮傳良教授和博士生竇曉秋在著名材料類期刊《Advanced Materials》上發(fā)表了題為“Amino acids and peptides based supramolecular hydrogels for three-dimensional cell culture”的綜述文章。這篇綜述重點介紹了與傳統(tǒng)高分子凝膠相比，自組裝氨基酸和多肽類水凝膠作為新型細胞培養(yǎng)支架材料的優(yōu)勢，對其制備方法做了一個詳細的分類和講解。  

  體外細胞培養(yǎng)是現(xiàn)代生物醫(yī)學研究中不可缺少的重要部分。研究發(fā)現(xiàn)，在體外進行三維細胞培養(yǎng)既能保留天然細胞微環(huán)境的物質結構基礎，又能更好模擬細胞體內(nèi)微環(huán)境，為細胞水平的研究提供更可靠的方法。三維細胞培養(yǎng)一般需要借助與三維支架材料，如何選擇、制備細胞支架材料已經(jīng)吸引了廣大科研工作者的興趣。文章總結了目前利用氨基酸和多肽類超分子凝膠進行細胞三維培養(yǎng)的方法和優(yōu)勢。外場響應性凝膠及細胞三維培養(yǎng)主要包含離子響應型凝膠、pH響應型凝膠、溶劑響應型凝膠、光響應型凝膠、酶響應型凝膠、觸變型可修復凝膠及其它。 

氨基酸和多肽類凝膠因子在各種外界環(huán)境的刺激下可以自組裝為水凝膠，可作為為細胞體外三維環(huán)境

在離子刺激下氨基酸類凝膠因子自組裝，形成網(wǎng)絡支架結構

多肽類凝膠因子在特定pH值下，不同氨基酸官能團所帶電荷情況不同，凝膠自組裝可以通過凝膠因子間靜電相互作用完成

將含有凝膠因子的DMSO溶液與細胞懸液混合，可以誘導形成水凝膠和細胞的三維復合體系

通過外界光刺激誘導凝膠組裝或解體，該性質可用來控制不同的細胞行為

酶的加入將凝膠因子前驅體上多余官能團解離，獲得凝膠因子

凝膠通過振蕩器破壞后與細胞混合，一定時間后凝膠修復從而將細胞嵌入水凝膠中

通過凝膠溶脹和細胞遷移構建細胞三維生長環(huán)境

  總之，氨基酸和多肽類超分子水凝膠因其結構的特殊性，在非共價鍵物理相互作用下，可自組裝為具有生物活性納米纖維水凝膠。尤其是引入外場響應的功能團，可合成智能型水凝膠因子，從而賦予超分子水凝膠外場響應性特征（如溫度、pH值、離子強度、光、酶等）。得益于水凝膠因子間較弱的非共價鍵相互作用，使這種響應具有可逆性特征。此外，超分子水凝膠內(nèi)部纖維支架的直徑在幾到幾百納米范圍內(nèi)，比大多數(shù)細胞（直徑約3 - 30微米）小很多，具有了類似于細胞外基質的三維微環(huán)境。超分子凝膠的孔徑較高分子凝膠也由毫米量級降低為微納米級，以防止生物分子如生長因子等的流失。從生物相容性上看，非共價鍵弱相互作用使得超分子水凝膠的自然降解性更好，也可通過在凝膠因子上嫁接生物活性官能團（如精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）三肽序列）進一步提高凝膠體系生物相容性，避免了復雜的合成步驟。  

  馮傳良教授表示，超分子凝膠自組裝是一門涉及超分子化學，有機化學，材料科學等多學科的綜合領域，但目前仍處于起步階段，如何克服上述問題發(fā)展新一代功能型超分子水凝膠作為三維細胞培養(yǎng)支架材料還有很長路要走。  

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201604062/full