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嵌段共聚物在冷凍時卷成球狀分散在液態水中(上圖)。當溫暖時，球體融合為長蠕蟲狀，相互作用形成柔軟的水凝膠(下圖)，足夠支撐三維細胞培養。

(來源：Biomacromolecues)

生物學家們有了一種新的易變蛋白質凝膠替代物，用于在三維空間中培養細胞：一種聚合物凝膠不僅可支撐細胞生長，而且當溫度降低時，很容易地從凝膠態轉換為液態，方便細胞收集。(Biomacromolecules 2015, DOI: 10.1021/acs.biomac.5b01266).

在2012年英國考文垂的一次講座中，哈佛大學的George M. Whitesides教授想出了動物蛋白質基水凝膠的一種合成替代物，比如用于三維生長細胞的Matrigel基質膠。三維基體生長的細胞比二維細胞能更好地代表體內組織。蛋白質基凝膠的批次重現性差，Whitesides教授說，細胞生物學家需要每次都具有相同細胞生長環境的水凝膠。

謝菲爾德大學Steven P. Armes的研究小組剛剛制備了溫度響應的合成凝膠，他意識到這種凝膠可能會是現有Matrigel基質膠的替代品。

后來他們開始合作研究新的凝膠是否會支撐三維細胞培養。

Arme的凝膠是嵌段共聚物構成，共價鍵連接的兩種不同聚合物：聚甘油單甲基丙烯酸酯(PGMA)和聚2-羥丙基丙烯酸酯(PHPMA)。PGMA是水溶性，而PHPMA是疏水性。在水中，鏈的疏水端聚集在一起，根據溫度的不同變換形狀。在冰箱溫度(4°C)，共聚物形成球形納米粒子，在水中保持懸浮。在室溫(25°C)以上，球形粒子融合形成非常長的蠕蟲狀結構，纏結形成柔軟的水凝膠。從溫暖時的凝膠到冷卻后的液態轉變是完全可逆的。研究人員很快發現這種低成本的聚合物會形成無需動物蛋白的均勻凝膠，對于一些應用是必需的，如人體醫療。此外，研究人員可以通過降低溫度恢復支架上的細胞，從而避免破壞性酶的使用。

為了測試這種“蠕蟲凝膠”，Whitesides教授研究小組將蠕蟲狀凝膠和老鼠肺癌細胞一同嵌入到，聚酯網中間的厚聚氯乙烯片。當細胞在三維膠體中生長時，細胞通過透氣網接觸空氣和營養物質。

最初測試后，該團隊需要一種更強的凝膠。于是，聚合物化學家們將二硫基加入到水溶性鏈中，最終引起鄰近蠕蟲凝膠的結合并強化凝膠。

在二硫基強化的凝膠中，細胞生長了12天，即使沒有任何生長因子和Matrigel基質膠中的粘附蛋白。12天之后，通過在冰箱中冷藏蠕蟲狀細胞一個小時，研究者們恢復了91%的細胞。而生長在Matrigel基質膠中的細胞需要降解酶清洗來恢復所有細胞。

華盛頓大學的Buddy D. Ratner仍舊不看好用這種凝膠來取代Matrigel基質膠，但認為它簡單的熱可逆性和可預測性結構可能會有助于組織工程和癌癥研究。

Armes和他的研究團隊正在設計新一代蠕蟲凝膠，不僅應用于細胞培養，還可用于其他生物學需要。“我們只是需要更多的細胞生物學家告訴我們他們所遇到的問題，這樣我們可以試著解決這些問題，”他說。