DOI: 10.1021/acsbiomaterials.0c00477

胶质母细胞瘤（GBM）是最常见的原发性脑肿瘤，预后较差，因此，迫切需要开发新的疗法。杀瘤干细胞是一种新兴疗法，通过为肿瘤局部提供持续的高浓度杀肿瘤剂来克服抗GBM的传统局部和全身化疗策略的局限性。进行杀瘤干细胞治疗的一个主要障碍是，作为细胞悬液注射到GBM手术切除腔中的杀瘤干细胞的持久性受到限制。聚合物生物材料支架可增强手术切除腔中杀瘤干细胞的递送并延长其在脑内的持久性，最终提高了其抗GBM的疗效。本综述探讨了用于杀瘤干细胞治疗的三种主要支架类别：微囊、水凝胶和电纺支架。此外，考虑到手术对大脑和复发性GBM的重大影响，研究者调查了GBM手术切除原位模型的简要历程。

图1.GBM切除和复发的原位模型中杀瘤干细胞递送方法示意图。（A）GBM细胞被植入小鼠的右额叶。随着时间的推移建立实体瘤后，将大部分肿瘤手术切除，留下阳性的肿瘤切缘。（B）通过直接注射细胞悬浮液或将其植入到生物材料聚合体支架上，将杀瘤SCs植入切除腔。从左到右：水凝胶、微囊和电纺支架。

图2.水凝胶类型示意图和干细胞接种的常用方法。（A）化学交联通常包括通过引入引发剂或加热至聚合物溶液来产生共价键；物理交联导致聚合物链内部或之间的非共价、短暂相互作用，这可能是由于离子键、疏水相互作用或氢键引起的。（B）干细胞可以在交联过程中或交联后封装。

图3.（A）随着时间的推移，mNSCs植入切除腔中的悬浮液或水凝胶支架（sECM）的Fluc表达。虚线：植入后第7天的代表性BLI（*P<0.05，相对于水凝胶支架中的mNSCs）。（B）携带原位人类U87 GBM肿瘤的Kaplan-Meier生存曲线。TRAIL（治疗）或Rluc（对照）植入切除腔中的悬浮液或水凝胶支架的mNSCs表达。P<0.05，sECM中切除的+mNSC-S-TRAIL细胞与悬浮液中切除的+mNSC-S-TRAIL细胞。数据是平均值±SEM。mNSC：鼠神经干细胞；sECM：合成的细胞外基质（即透明质酸和明胶水凝胶，HyStem-C）；Fluc：萤火虫荧光素酶；Rluc：海肾荧光素酶；TRAIL：肿瘤坏死因子（TNF）相关的凋亡诱导因子；SEM：平均值的标准误差。

图4.海藻酸盐微胶囊内干细胞封装的示意图。将装载到注射泵中的海藻酸钠溶液中的干细胞滴加到含有二价阳离子的盐溶液中。海藻酸盐链被阳离子复合在一起，在液滴内形成干细胞负载的微囊（紫色线：海藻酸盐；红点：二价阳离子）。

图5.（A）封装后28天和70天，含有hMSCs的海藻酸盐微胶囊的亮场图像（上图）和荧光图像（下图），其中活细胞是荧光的。比例尺为100μm。（B）体外封装在微胶囊中的hMSCs和NIH 3T3细胞的细胞活力。（C）在小鼠皮下植入后1、2、4和8周通过H＆E染色测定含有hMSCs或HEK 293细胞的微胶囊周围的纤维化细胞密度的定量。数据表示为平均值±标准偏差。hMSC：人间充质干细胞；PEX：类血红素蛋白。

图6.电纺支架制备和干细胞接种的示意图。（A）将溶解在挥发性溶剂中的聚合物装载到注射泵上。在注射器针头和金属收集板的尖端施加高压。当聚合物溶液从针头排出时，会形成纤维射流，并且当纤维行进至收集板时，溶剂会蒸发，从而形成非织造纤维毡。电纺缩醛化葡聚糖支架的代表性扫描电子显微照片。（B）干细胞接种导致细胞主要附着在电纺支架的顶层。

图7.（A）在手术切除腔中植入后第2、29和120天的NSCs的BLI图像。刻度以辐射度（ρ/s/cm²/sr）为单位，限定设置为2×104至2×106。（B）快速和缓慢降解的电纺Ace-DEX明胶支架的降解曲线。支架中的总剩余质量和明胶质量分别由实心标记和空心标记表示。数据表示为平均值±SEM。（C）通过BLI测定NSCs在裸鼠体内手术切除腔中的植入效率。数据以平均值±SD表示（统计显著性由ANOVA确定）。（D）Kaplan-Meier曲线显示了在切除腔内植入后的NSC清除率，其中清除率由NSC BLI信号降至最大BLI信号的15％阈值以下测定。（对数秩（Mantel-Cox）统计检验）。对于直接注射，p<0.05，**p<0.005。SD：标准偏差；SEM：平均值的标准误差。