Biomaterials Science：生物材料的移动性可能给免疫调节带来革命

2021年3月26日讯/生物谷BIOON/--生物材料是指在医学上用于与人体相互作用以达到诸如伤口愈合和组织再生等各种目的的自然或人造物质。以往对生物材料的研究表明，它们能以多种方式影响细胞，包括它们如何生长、移动以及它们发育成何种类型的细胞。科学家们最近开始研究具有可微调特性的生物材料，以优化其在再生医学中的应用。现在，来自东京医科齿科大学(TMDU)的研究人员已经发现了一种具有可调整移动性的聚合物，它可以改变特定肝细胞的免疫活性。

图片来源：TMDU有机生物材料系

在这篇发表在Biomaterials Science期刊上的文章中，TMDU的研究人员报告了他们如何改变特定生物材料的流动性，并观察到了其对小鼠库普弗细胞（肝脏中的特殊巨噬细胞）的显著影响。库普弗细胞是构成先天免疫系统的肝脏细胞，是机体对抗该器官感染的第一道防线。

该小组此前曾研究过名为聚轮烷的聚合物基生物材料。其他分子可以在聚合物结构内编织，它们在整个结构中自由移动的能力就是研究人员所说的 "分子流动性"。聚轮烷的流动性可以通过在聚合物内添加更多的分子来调整，而这可能会影响与生物材料相互作用的细胞的命运和维持。正因为如此，TMDU小组对是否可以利用生物材料来操纵免疫系统产生了兴趣。

“我们假设聚轮烷的分子流动性可以作为细胞在周围环境中的一种机械线索，”该研究的主要作者yoshiori Arisaka说。“利用这一特性来调节免疫细胞活性可能会给免疫调节带来革命性的变化。”

研究人员在涂有聚轮烷的表面培养库普弗细胞。他们用脂多糖处理细胞，脂多糖是一种被用作免疫激活剂的分子。他们调整了表面的分子移动性，然后检查了细胞的运动和形状，以及某些炎症相关基因的表达水平。有趣的是，他们发现表面移动性显著影响库普弗细胞的移动和基因表达谱。

高级作者Nobuhiko Yui解释说:“具有更高流动性的表面增加了细胞中促炎基因的表达。这意味着这些细胞的行为就好像它们是一种主动免疫反应的一部分。”

作者认为，这个系统可能是在人体中使用生物材料来平衡免疫活动的基础。

Arisaka说:“我们的数据表明，机械线索可能在调节细胞行为方面发挥作用。”

这项工作是生物材料研究的关键一步。利用新型生物材料机械调节免疫系统活性可能给再生医学带来变革。（生物谷Bioon.com）

原始出处：Yoshinori Arisaka et al, Molecular mobility of polyrotaxane-based biointerfaces alters inflammatory responses and polarization in Kupffer cell lines, Biomaterials Science (2021). DOI: 10.1039/D0BM02127J