麻省理工学院研究人员展示了一种新颖的无酶策略，通过在导电聚合物纳米复合材料上利用交替电化学氧化还原循环，从培养表面温和分离细胞。通过施加低频交变电压，该平台可在几分钟内破坏细胞粘附，同时保持超过90%的细胞存活率——克服了传统酶解和机械方法易损伤细胞或产生大量废弃物的局限。图片来源：Caroline McCue 等
锚定依赖性细胞是指需要物理附着于固体表面（如培养皿）才能存活、生长和繁殖的细胞。在生物医学行业及其他领域，能够培养这些细胞至关重要，但目前用于将细胞从表面分离的技术可能会引起应激并降低细胞存活率。
"在制药和生物技术行业，细胞通常使用酶从培养表面分离——这一过程充满挑战，"麻省理工学院机械工程教授克里帕·瓦拉纳西表示。"酶处理可能会损伤脆弱的细胞膜和表面蛋白，特别是在原代细胞中，并且通常需要多个步骤，使工作流程缓慢且劳动密集。"
现有方法还依赖大量消耗品，每年产生约3亿升细胞培养废弃物。此外，由于这些酶通常来自动物，它们可能会为拟用于人类治疗的细胞引入兼容性问题，限制了现代生物制造中可扩展性和高通量应用。
无酶分离方法
瓦拉纳西是发表在《ACS Nano》期刊上的新论文的通讯作者，该论文由麻省理工学院机械工程系和哈佛大学-麻省理工学院布罗德研究所癌症计划的研究人员共同撰写，介绍了一种从培养表面分离细胞的新型无酶策略。该方法通过在生物相容性导电聚合物纳米复合材料表面利用交替电化学电流来实现。
"通过施加低频交变电压，我们的平台可在几分钟内破坏粘附，同时保持超过90%的细胞存活率——克服了传统酶解和机械方法易损伤细胞或产生大量废弃物的局限，"瓦拉纳西表示。
对生物制造和医学的潜在影响
除了简化常规细胞培养外，该方法还可能通过为细胞疗法、组织工程和再生医学实现自动化和无污染的工作流程，从而变革大规模生物制造。该平台还为安全扩增和收获敏感免疫细胞（如CAR-T疗法应用）提供了途径。
"因为我们的电可调界面可以动态塑造细胞周围的离子微环境，它还提供了控制离子通道、研究信号通路以及与生物电子系统集成的强大机会，用于高通量药物筛选、再生医学和个性化治疗，"瓦拉纳西解释道。
"我们的工作展示了如何不仅将电化学用于科学发现，还用于可扩展的实际应用，"麻省理工学院博士后、共同第一作者李王希（Wren）表示。"通过将电化学控制转化为生物制造，我们正在为能够加速自动化、减少废弃物并最终实现基于可持续和精确处理的新技术奠定基础。"
麻省理工学院机械工程研究员、共同第一作者伯特·范德雷特强调了工业可扩展性的潜力。"因为这种方法可以均匀地应用于大面积区域，它非常适合细胞治疗制造等高通量和大规模应用。我们预计它将在不久的将来实现完全自动化的闭环细胞培养系统。"
布罗德研究所首席研究员、项目合作者曾尹宜（Moony）强调了其生物医学意义。"该平台为培养和收获脆弱的原代细胞或癌细胞打开了新的大门。它可能简化研究和临床生物制造中的工作流程，减少变异性并保持细胞功能以用于治疗。"
贴壁细胞的工业应用包括生物医学、制药和化妆品领域。在这项研究中，研究团队使用人类癌细胞（包括骨肉瘤和卵巢癌细胞）测试了他们的新方法。在确定最佳频率后，两种细胞类型的分离效率从1%提高到95%，细胞存活率超过90%。
更多信息： Caroline McCue 等，《用于高效无酶细胞分离的纳米复合生物界面交替电化学氧化还原循环》，《ACS Nano》(2025)。DOI: 10.1021/acsnano.5c09950
期刊信息： ACS Nano
由麻省理工学院提供
本故事转载自MIT新闻，这是一个报道MIT研究、创新和教学的热门网站。
引用： 无酶方法温和分离培养表面细胞 (2025年11月18日) 于2025年11月30日获取
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