专栏名称: Biomaterials 生物材料
Biomaterials is an international journal covering the science and clinical application of biomaterials.
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构建具有拓扑形貌的葡萄糖基纳米聚集体支架,促进鱼肌细胞高密度增殖与三维向列肌纤维组织生成

Biomaterials 生物材料  · 公众号  ·  · 2024-10-18 09:29

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研究内容简介

Nanotopological formation and structural characteristics of polymeric glycosyl nanoaggregates.


细胞培养肉是近年来兴起的一种基于合成生物技术的新型食品。细胞培养肉理论上可以减少畜禽鱼类的转化过程,与传统养殖方式相比,在环境资源保护、动物福利、公共卫生等方面具有显著优势。然而,由于细胞支架的硬度、强度与允许细胞生长的孔隙性之间的矛盾,很难在初始和长期培养中兼顾保 持高细胞活性和密度。因此,使细胞培养肉达到能够媲美天然组织细胞密度和肌纤维排列仍然是一个挑战。本研究将五种植物源葡聚糖纳米粒子与水凝胶结合,构建了具有不同内部表面的三维水凝胶支架。研究发现GNPs在水凝胶中的聚集形态对细胞行为有显著影响。


Proposed mechanotransduction mechanism of GNP-induced nanotopographies accelerating cell growth by integrin signaling.


例如,GNP2-P(由普通淀粉纳米颗粒形成的多面体形态)在促进细胞粘附和增殖方面表现最佳,这可能是由于其合适的粗糙度和极性使得更多的粘附蛋白被吸附于细胞培养水凝胶。通过转录组分析和免疫荧光染色,研究人员发现GNP纳米聚集体显著增 加了焦点粘附-整合素-细胞骨架机械转导信号,进而提高了鱼肌干细胞于水凝胶支架中的黏附率和细胞数量。此外还发现,随着水凝胶丝直径的减小,细胞取向角度降低,但当直径过小时,会影响细胞生长。


Cell alignment and differentiation based on the GNP-induced nanotopographies in size-controlled 3D bioprinting hydrogel.


最后,研究通过添加食用色素和脂肪细胞,成功构建了不同类型海鱼的类似组织模拟鱼片。总之,本研究展示了天然植物多糖作为培养肉生产支架材料的巨大潜力,并在再生医学中也有潜在的应用前景。未来的研究将重点关 注组织化细胞培养的安全生产和成本控制。



Construction and characteristics of cell cultured fish fillets by simulating different types of sea fish tissues.


课题组简介

浙江大学生工食品学院刘东红教授 国家“万人计划”科技创新领军人才、科技部中青年创新领军人才、浙江省151重点人才和杭州市钱江人才,获全国先进科技工作者和浙江省突出贡献中青年专家荣誉。现任生物系统工程与食品科学学院副院长,馥莉食品研究院院长,兼任浙江大学长三角智慧绿洲创新中心未来食品实验室主任,食品智能加工技术与装备国家(地方)联合工程中心主任、果蔬综合利用技术研发分中心主任,国家食品加工装备技术创新战略联盟理事、技术委员会委员,中国罐头食品工业协会副理事长、专家委员会副主任,中国食品科学技术学会理事,非热加工分会副理事长,食品机械分会常务理事等。IAEJ副主编, IJABE 编委。主要从事食品工程技术领域的模拟、优化、质量安全监控以及新技术研究与装备开发应用工作。近5年,主持国家重点研发计划项目、国家863重点课题、国家科技支撑计划、国家自然科学基金等20余项项目及课题。

浙江大学生命科学学院陈 军教授 博士生导师,求是特聘教授,浙江大学细胞发育研究所所长。1984年到1987年于中国农科院油料所担任实习研究员。1987年到1989年获加拿大国际发展研究中心硕士奖学金,在加拿大Saskatoon农业研究站从事研究工作。1991年到1994年于中国科学院遗传所攻读硕士学位。1999年到2004年于新加坡分子细胞生物研究院担任初级研究员。2004年到2008年于新加坡分子细胞生物研究院担任研究员。2009年至今于浙江大学生命科学院担任教授、 生物信息系主任。近年来研究方向主要为:1,利用斑马鱼和细胞系研究遗传补偿效应以及DNA损伤修复的机制;2,利用斑马鱼和小鼠,研究心脏再生分子机制;3,结合干细胞体外培养与3D打印技术构建人造鱼肉。


浙江大学生工食品学院徐恩波副研究员 徐恩波,浙江大学副研究员,博士生导师,食品科学与营养系副系主任,宁波市科技特派员团队负责人,入选第八届中国科协青年人才托举工程,浙江省杰出青年基金获得者。博士期间在江南大学从事谷物精深加工、挤压工程技术与淀粉材料等研究,师从工程院院士金征宇教授;后期在美国普渡大学访学,从事食品挤压与机械工程研究,师从O. H. Campanella教授;工作以来长期从事 “食品结构设计与品质调控”研究,基于3D打印、酶联挤压、微射流等先进绿色加工技术应用,聚焦于农副产物高值化利用、复合功能食品、细胞培养支架等方向。担任国际期刊Food Physics编委。主持国家重点研发计划、国家自然科学面上/青年基金等,指导研究生获浙江省教育厅一般科研项目4项。

浙江大学生工食品学院博士生牛瑞浩 浙江大学21级博士研究生,师从刘东红教授、徐恩波副研究员,研究方向为细胞培养肉支架构建与组织化成型。近年来,以第一作者在Biomaterials, npj Science of Food, ACS Applied Materials & Interfaces, Carbohydrate Polymers等期刊发表SCI论文8篇。曾获得国家奖学金、省级奖学金、优秀共青团干部等荣誉。


基金资助

得到了浙江省自然科学基金(LR24C200002),浙江大学上海高等研究院繁星科学基金(SN-ZJU-SIAS-004),中国科协青年人才托举工程(2022QNRC001),国家自然科学基金(32272464)和国家重点研发计划(2022YFF1101800)的支持。


论文信息

Paper information

Ruihao Niu, Qipu Xin, Jihui Lao, Xiao Huang, Qihe Chen, Jun Yin,Jun Chen * ,Dongh ong Liu * ,Enbo Xu * . Topological polymeric glucosyl nanoaggregates in scaffold enable high-density piscine muscle tissue. Biomate rials 2025, 314, 122819.


微信号:

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