Peng Yi.

用于细胞培养的聚丙烯酰胺水凝胶的制备

细胞外基质（Extracellular Matrix, ECM）不仅为细胞提供结构支持，还通过其生化与生物物理特性调控细胞行为。其中，基质的弹性模量（elastic modulus, E），通常称为“硬度”（stiffness），是影响贴壁依赖性细胞功能的重要参数。不同组织的弹性模量差异显著：例如脑组织的硬度约为0.1–1 kPa，肌肉组织为8–17 kPa，而骨组织可达25–40 kPa。研究表明，基质硬度可显著影响细胞的增殖、迁移、铺展、形态、分化等多种行为，甚至决定干细胞的命运。 为在体外模拟体内不同组织的力学微环境，研究人员常使用聚丙烯酰胺（Polyacrylamide, PA）水凝胶作为可调硬度的细胞培养基底。PA水凝胶具有多项优势：其弹性可通过调节丙烯酰胺（acrylamide）与交联剂双丙烯酰胺（bis-acrylamide）的比例精确控制；其表面化学性质在不同硬度条件下保持一致，有利于排除化学信号干扰；其非吸附性可减少非特异性蛋白结合，仅通过共价偶联的方式引入特定ECM蛋白，实现细胞特异性黏附。 本实验技术标准化流程旨在提供一套可复制、可调控的实验方法，用于制备具有恒定或梯度力学性能的PA水凝胶基底，并通过共价修饰ECM蛋白，构建适用于细胞力学感应研究的体外模型。该流程包括两部分核心内容：（1）制备恒定硬度的静态柔顺水凝胶；（2）通过光交联剂sulfo-SANPAH将ECM蛋白共价偶联至水凝胶表面。通过该流程，研究者可根据目标细胞类型及实验需求，灵活调整凝胶硬度与蛋白配体类型，从而模拟体内不同组织的力学微环境，开展细胞-基质相互作用研究。