水凝膠是含有用水膨脹的連接聚合物網絡的凝膠狀材料。可用于細胞培養的水凝膠有多種形式,用于復制細胞外基質(ECM)的功能——細胞外基質是組織中包圍和支持細胞的材料。這種 ECM 本身就是一種復雜的水凝膠。
除了提供物理支持并允許分子進出細胞外,ECM 還包含錨定和指導細胞的功能基序。不同組織類型之間 ECM 的組成存在顯著差異。例如,在連接肌肉和骨骼的肌腱中發現的 ECM 含有大量蛋白聚糖
廣泛使用的水凝膠替代品包括:
植物來源的水凝膠。
例如:海藻酸鹽(源自褐海藻)、瓊脂糖(紅海藻)和纖維素(例如 Growdex®,源自木漿)
動物源性水凝膠
示例:明膠(通常源自豬軟骨)、膠原蛋白(皮膚或肌腱)、纖維蛋白(血液)、Jellagen®(水母)和(例如 Matrigel®)小鼠體內生長的腫瘤)
合成水凝膠
示例:聚丙烯酰胺(僅適用于 2D 細胞培養)和聚乙二醇 (PEG)
復合材料
示例:明膠/多糖、肽/瓊脂糖
自組裝多肽 (SAPH)
示例:PeptiGel®
研究人員越來越多地從動物源性水凝膠轉向限定的凝膠。這些定義的水凝膠可以清楚地了解水凝膠對細胞培養系統的影響。自組裝多肽水凝膠(例如 PeptiGel®)具有很大優勢,因為它們可以從頭開始定義和構建,仔細添加所使用的特定細胞所需的功能。 PeptiGel® 不僅僅是一種肽,而是一個家族。 PeptiGel® 允許采用定制的 ECM 方法,而不是一刀切。