聚二甲基硅氧烷微柱对HepG2细胞功能影响研究

"聚二甲基硅氧烷微柱阵列型拓扑结构基底上HepG2细胞肝细胞功能表型的研究" 本研究聚焦于探究聚二甲基硅氧烷（PDMS）微柱阵列型拓扑结构对HepG2人肝细胞功能表型的影响。研究人员运用硅蚀刻和软光刻复制模塑技术，成功制备了不同规格的PDMS微柱结构基底，包括名义直径4微米和10微米、名义间距4微米和7微米、名义高度4微米的四种类型。这些微柱结构旨在模拟细胞在生物体内的微环境，以观察细胞行为的改变。 通过扫描电子显微镜和相差显微成像技术，研究团队分析了HepG2细胞在这些拓扑结构基底上的形态变化。结果显示，相较于传统的玻璃平面基底，细胞在PDMS微柱结构上呈现出更显著的形态铺展和极化现象。此外，细胞的功能性也受到了影响，体现在白蛋白的分泌量和相关分子标志物的表达上。 利用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测了细胞白蛋白的分泌水平，通过实时荧光定量PCR评估了细胞色素P450第一家族A亚族成员1（CYP1A1）和成员2（CYP1A2）的mRNA表达量。实验数据表明，细胞在微柱基底上培养24-72小时后，白蛋白的分泌和mRNA表达，以及CYP1A1和CYP1A2的mRNA表达均明显高于玻璃平面基底。 进一步的分析揭示，细胞的形态特征如铺展面积、细胞圆度和细胞长/短径比与功能表型之间存在关联。较大铺展面积和细胞圆度通常与较高白蛋白分泌相关，而较小铺展面积和较大细胞长/短径比则与CYP1A1和CYP1A2的高表达相关。这些发现表明，基底的拓扑结构是影响HepG2细胞形态和功能的关键因素，对于基于肝细胞的生物反应器、微系统和细胞生物传感器的设计以及细胞功能表型的优化具有指导意义。 这项研究强调了微环境对细胞功能的重要性，并为生物材料表面设计提供了新的思路，尤其是在生物工程和组织工程领域，设计具有特定拓扑结构的基底可以更精确地调控细胞行为，从而实现更高效的细胞培养和功能研究。