基質(zhì)膠的組分、使用方法及在三維細(xì)胞培養(yǎng)與疾病研究中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：311　發(fā)布日期：2026-1-20　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

基質(zhì)膠，一種來源于EHS小鼠肉瘤的基底膜基質(zhì)，是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中的多功能工具。它主要由層粘連蛋白、IV型膠原和巢蛋白構(gòu)成，同時含有多種生長因子和蛋白聚糖。這種獨特的組成使其能在室溫下快速聚合形成具有生物學(xué)活性的三維基質(zhì)，模擬體內(nèi)細(xì)胞基底膜的結(jié)構(gòu)、組成和功能。從常規(guī)的細(xì)胞培養(yǎng)到前沿的類器官研究，從癌癥生物學(xué)到藥物篩選，基質(zhì)膠的應(yīng)用幾乎滲透到了現(xiàn)代生命科學(xué)研究的各個角落。

01 基質(zhì)膠是什么？
基質(zhì)膠，又稱ECM或BME凝膠，是從Engelbreth-Holm-Swarm（EHS）小鼠肉瘤中提取的基底膜基質(zhì)。這種可溶性基底膜制備物在室溫條件下能聚合形成具有生物學(xué)活性的三維培養(yǎng)基質(zhì)，模擬體內(nèi)細(xì)胞基底膜的結(jié)構(gòu)、組成、物理特性和功能。

復(fù)雜組分
基質(zhì)膠的分子組成極為復(fù)雜，其主要成分包括約60%的層粘連蛋白，約30%的IV型膠原蛋白和約8%的巢蛋白。層粘連蛋白和IV型膠原蛋白為細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)支持，而巢蛋白則作為一種橋接分子，能夠與層粘連蛋白和IV型膠原蛋白相互作用，有助于細(xì)胞外基質(zhì)分子結(jié)構(gòu)組織的形成。

除了這些主要成分外，基質(zhì)膠還包含硫酸肝素蛋白聚糖以及多種生長因子，如血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）、表皮生長因子（EGF）、胰島素樣生長因子（IGF）、成纖維細(xì)胞生長因子（FGF）和組織纖溶酶原激活物（PLAT）。

產(chǎn)品多樣化
為滿足不同實驗需求，基質(zhì)膠有多種類型，包括標(biāo)準(zhǔn)型、低生長因子型、高濃度型、高濃度低生長因子型、干細(xì)胞專用型和類器官專用型等。

不同類型基質(zhì)膠的蛋白濃度范圍各不相同，標(biāo)準(zhǔn)型一般為8-13mg/ml，而高濃度型則可達(dá)到16-26mg/ml。

02 廣泛應(yīng)用
細(xì)胞遷移與侵襲研究
在腫瘤轉(zhuǎn)移研究中，基質(zhì)膠是評估細(xì)胞遷移和侵襲能力的關(guān)鍵工具。通過Transwell實驗，研究人員可以將基質(zhì)膠鋪在小室膜上，形成一層屏障，模擬體內(nèi)基底膜的結(jié)構(gòu)。癌細(xì)胞要突破這層屏障，就需要激活其侵襲機(jī)制，分泌蛋白酶并在趨化因子引導(dǎo)下定向移動。

實驗時，先將基質(zhì)膠原液按1：8用無血清培養(yǎng)基稀釋后包被Transwell小室底部膜的上室面，置37℃、30分鐘使基質(zhì)膠聚合成凝膠。然后將饑餓處理后的細(xì)胞接種于上室，下室加入含血清或特定趨化因子的培養(yǎng)基，常規(guī)培養(yǎng)12-48小時后，對遷移到下室的細(xì)胞進(jìn)行固定、染色和計數(shù)。

三維細(xì)胞培養(yǎng)
傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)在塑料表面進(jìn)行，無法模擬體內(nèi)細(xì)胞的微環(huán)境。而基質(zhì)膠提供的三維支撐結(jié)構(gòu)使細(xì)胞能夠建立自然的細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-基質(zhì)相互作用，更好地模擬體內(nèi)狀態(tài)。

在3D培養(yǎng)中，根據(jù)實驗需求可采用薄膠法或厚膠法。薄膠法形成的凝膠厚約0.5mm，適用于細(xì)胞貼壁和增殖；厚膠法形成的凝膠厚約1-2mm，適用于3D細(xì)胞培養(yǎng)。

三維培養(yǎng)的細(xì)胞常表現(xiàn)出與體內(nèi)更為相似的基因表達(dá)譜、信號通路活性和功能特性，為疾病機(jī)制研究和藥物篩選提供了更可靠的平臺。

類器官培養(yǎng)
類器官是一種在體外培育的、源自干細(xì)胞的、具有體內(nèi)相應(yīng)器官空間組織和部分功能特征的三維細(xì)胞團(tuán)�；|(zhì)膠在類器官研究中為類器官生長提供必要的生長因子、蛋白質(zhì)和所需的基質(zhì)結(jié)構(gòu)。

在類器官培養(yǎng)中，通常使用低生長因子、不含酚紅的基質(zhì)膠，以排除生長因子對實驗的干擾，并避免顏色對檢測的影響。研究顯示，基質(zhì)膠能支持多種類器官的培養(yǎng)，包括小鼠膽管、氣道上皮類器官等。

體內(nèi)成瘤實驗
在癌癥研究中，基質(zhì)膠廣泛應(yīng)用于體內(nèi)成瘤實驗。將腫瘤細(xì)胞與基質(zhì)膠混合后接種到免疫缺陷小鼠皮下，可顯著提高成瘤率和成瘤速度�；|(zhì)膠在這一過程中為腫瘤細(xì)胞在接受宿主營養(yǎng)之前提供充足的營養(yǎng)環(huán)境，起到“橋梁”的作用。

實驗證明，使用優(yōu)質(zhì)基質(zhì)膠的平均腫瘤重量可比對照組增加近4倍，顯著促進(jìn)腫瘤生長。

血管生成研究
基質(zhì)膠也是血管生成研究的理想工具。在體外血管生成實驗中，人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）在基質(zhì)膠上培養(yǎng)4小時后，便可觀察到顯著的管腔樣結(jié)構(gòu)形成。這一模型可用于研究促血管生成因子和抗血管生成因子的作用，以及相關(guān)信號通路機(jī)制，對腫瘤學(xué)和再生醫(yī)學(xué)研究具有重要意義。

03 如何使用？
解凍與分裝
基質(zhì)膠通常在-20℃保存，使用前需要解凍。正確的做法是將基質(zhì)膠小瓶置于冰中并在4℃冰箱避光過夜融化，蛋白濃度高時可能需要更多時間。解凍后，使用預(yù)冷的移液管輕柔地吸取基質(zhì)膠或渦旋小瓶以確保其分散均勻，然后根據(jù)后續(xù)實驗所需量進(jìn)行分裝。

包被方法
根據(jù)實驗?zāi)康牡牟煌|(zhì)膠的包被方法主要有三種：

薄膠法：形成的凝膠厚約0.5mm，用于細(xì)胞貼壁和增殖。按照50μL/cm²向培養(yǎng)板/皿的生長表面加入基質(zhì)膠，然后置于37℃孵育30分鐘以固化基質(zhì)膠。
厚膠法：形成的凝膠厚約1-2mm，用于3D細(xì)胞培養(yǎng)。按照150-200μL/cm²向培養(yǎng)板/皿的生長表面加入與細(xì)胞混合后的基質(zhì)膠，然后置于37℃孵育30分鐘固化。
薄層包被法：使用較低的基質(zhì)膠濃度使僅形成混合的蛋白包被層，不形成凝膠。使用不含血清的培養(yǎng)液或PBS將基質(zhì)膠稀釋到需要的濃度。

關(guān)鍵注意事項
使用基質(zhì)膠時，有幾點需要特別注意：

始終在低溫條件（4℃）下操作基質(zhì)膠，避免在室溫下操作，因為基質(zhì)膠在10℃以上就會開始凝膠化。
避免反復(fù)凍融——初次解凍后應(yīng)適當(dāng)分裝，避免多次凍融影響基質(zhì)膠活性。
實驗完畢后，剩余的基質(zhì)膠不可留待下次使用。

04 如何選購？
根據(jù)實驗類型選擇
面對市場上多種類型的基質(zhì)膠，研究人員應(yīng)根據(jù)實驗需求選擇合適的產(chǎn)品：

對于常規(guī)的細(xì)胞實驗，如2D、3D細(xì)胞培養(yǎng)、體外血管生成、細(xì)胞侵襲等，可選擇標(biāo)準(zhǔn)型基質(zhì)膠。
對于需要降低細(xì)胞因子本底水平干擾的實驗，如細(xì)胞信號通路和基因表達(dá)檢測等，應(yīng)選擇低生長因子型基質(zhì)膠。
對于體內(nèi)成瘤實驗和體內(nèi)血管生成實驗，高濃度型基質(zhì)膠更為適合，因為它們能提供更強(qiáng)的基質(zhì)剛度和支架完整性。
對于干細(xì)胞培養(yǎng)，如人胚胎干細(xì)胞和誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞的培養(yǎng)，應(yīng)選擇干細(xì)胞專用型基質(zhì)膠。
對于類器官研究，類器官專用型基質(zhì)膠能提供類器官生長所需的必要生長因子、蛋白質(zhì)和基質(zhì)結(jié)構(gòu)。

關(guān)注質(zhì)量指標(biāo)
選擇基質(zhì)膠時，還需要關(guān)注幾個關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)：

蛋白濃度：標(biāo)準(zhǔn)型為8-13mg/ml，高濃度型為16-26mg/ml。
內(nèi)毒素水平：優(yōu)質(zhì)基質(zhì)膠的內(nèi)毒素含量應(yīng)低于4-8 EU/ml。
安全性：應(yīng)選擇不含LDEV（乳酸脫氫酶增高病毒）的基質(zhì)膠，確保實驗安全。
批次間一致性：選擇批次穩(wěn)定性好的產(chǎn)品，確保實驗可重復(fù)性。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，基質(zhì)膠的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。特別是在類器官、器官芯片和再生醫(yī)學(xué)等前沿領(lǐng)域，基質(zhì)膠作為提供細(xì)胞生長微環(huán)境的關(guān)鍵組分，正發(fā)揮著越來越重要的作用。未來，我們有理由相信，隨著對細(xì)胞微環(huán)境理解的加深和生物材料工程的發(fā)展，基質(zhì)膠技術(shù)將繼續(xù)推動生命科學(xué)研究向前邁進(jìn)。

在選擇基質(zhì)膠時，研究人員應(yīng)根據(jù)自己的實驗需求、細(xì)胞類型和研究目標(biāo)，選擇最適合的基質(zhì)膠類型，并嚴(yán)格遵循操作指南，才能確保實驗的成功和結(jié)果的可靠性。

愛必信基質(zhì)膠推薦

貨號	產(chǎn)品名稱	規(guī)格
abs9490	基質(zhì)膠（標(biāo)準(zhǔn)型，含酚紅）	1.5mL×4/1.5mL×8
abs9493	基質(zhì)膠（高濃度，無酚紅）	1.5mL×4/1.5mL×8
abs9491	基質(zhì)膠（標(biāo)準(zhǔn)型，無酚紅）	1.5mL×4/1.5mL×8
abs9495	基質(zhì)膠（低因子，無酚紅）	1.5mL×4/1.5mL×8
abs9492	基質(zhì)膠（高濃度，含酚紅）	1.5mL×8
abs9496	基質(zhì)膠（IPS驗證無酚紅）	1.5mL×4
abs9494	基質(zhì)膠（低因子，含酚紅）	1.5mL×4/1.5mL×8
abs9497	基質(zhì)膠（高濃度，低因子，含酚紅）	1.5mL×8
abs9498	基質(zhì)膠(高濃度，低因子，無酚紅)	1.5mL×8
abs9410	即用型基質(zhì)膠	100mL