无血清培养基突破组织工程血管早期形成瓶颈：成分明确配方实现胶原富集与表型维持！

胎牛血清依赖成为组织工程血管临床转化瓶颈

组织工程血管支架在心血管疾病治疗中发挥着重要作用，不仅为血管提供机械支撑，还为细胞的黏附、生长及分化提供必要的微环境。血管平滑肌细胞作为种子细胞，其增殖活性及功能特性直接关乎组织工程血管支架的整体质量与功能发挥。然而，当前广泛采用的含胎牛血清培养基存在道德争议、安全隐患及成分复杂性等潜在问题——不同品牌和批次间存在显著差异，这种不确定性可能影响血管平滑肌细胞的培养效果，进而削弱组织工程血管支架构建的效能与生物安全性；此外，胎牛血清的全球供应短缺问题日益严峻，严重制约了组织工程血管的规模化制备与临床转化。现有无血清培养基多针对特定细胞类型设计，专门针对血管平滑肌细胞培养优化的无血清体系相对匮乏，这成为推动组织工程血管研究发展的关键制约因素。

图1 无血清培养基实验图

成分明确的无血清配方创新

该研究的核心突破在于设计了一种成分完全明确的无血清培养基（图1）：以DMEM F12为基础，精确添加5 mg/mL牛血清白蛋白、50 μg/mL L-抗坏血酸、0.4 μg/mL胎球蛋白、15 ng/mL碱性成纤维细胞生长因子、15 ng/mL血小板源性生长因子BB，以及10 μg/mL胰岛素-5.5 μg/mL转铁蛋白-67 ng/mL亚硒酸钠（ITS）组合。这一配方选择的分子基础具有明确的生物学依据：胰岛素-转铁蛋白-硒作为经典无血清添加剂，通过胰岛素促进细胞增殖与代谢、转铁蛋白提供铁离子支持生长分化、硒元素减少自由基损伤，协同维持细胞存活率；胎球蛋白作为关键的血清细胞附着因子，通过钙和膜联蛋白的结合直接促进细胞附着，进而支持细胞迁移与生长；抗坏血酸则作为胶原蛋白羟化的重要辅助因子，增强胶原稳定性。该配方彻底规避了胎牛血清批次间差异带来的实验不确定性，为组织工程血管的规范化生产提供了可重复的培养体系。

关键发现

1、在二维培养条件下，无血清培养组血管平滑肌细胞呈现更细长的梭形形态、排列更规则，其增殖活性虽略低于10%血清培养组，但显著优于0%和5%血清培养组（P<0.05）。

2、在三维培养条件下，无血清培养基组展现出最优越的组织形成能力：扫描电镜显示其聚乙醇酸支架被细胞外基质覆盖得最严密，表面结构完整光滑。

3、在细胞表型维持方面，无血清培养组钙调蛋白1和α-平滑肌肌动蛋白表达水平与5%、10%血清培养组无显著差异，但显著低于0%血清培养组（P<0.0001），表明该培养基能够正常维持平滑肌细胞的收缩表型，避免了血清缺失导致的异常表型激活。

未来展望与应用潜力

尽管该无血清培养基在组织工程血管早期形成中展现出显著优势，研究者也客观指出其当前局限：该培养基的作用仅在早期培养阶段得到验证，尚未施加机械刺激（如血流剪切力、周期性拉伸等），而机械刺激是成熟血管组织形成的关键生理因素；虽然配方中碱性成纤维细胞生长因子与抗坏血酸均显示出促胶原生成作用，但二者是否存在协同效应尚需进一步实验验证；此外，无血清培养基的长期培养效果（超过2周）及其对血管平滑肌细胞最终分化为成熟收缩表型的影响仍有待观察。

未来研究可聚焦于：优化生长因子浓度组合以实现更佳的增殖效果；整合生物反应器系统模拟体内力学环境；探索该培养基在其他来源血管平滑肌细胞（如人源细胞）中的适用性；评估其在"从实验室到临床"转化过程中的生物安全性与稳定性。该成分明确的无血清培养基为组织工程血管的标准化、规模化生产提供了重要的技术基础，特别是在规避胎牛血清伦理争议、降低批次差异、提升临床转化安全性方面具有重要应用价值，为小口径血管组织工程的产业化发展奠定了培养体系基础。

参考来源：陈颖, 孙盱衡, 刘青, 等. 促进组织工程血管移植物早期阶段形成的无血清培养基[J]. 中国组织工程研究, 2026, 30(20): 5093-5102. 10.12307/2026.163.