近期，河北工業(yè)大學生物物理研究所袁宏博副教授、安海龍教授使用具有應力剛化（stain-stiffening）性質的螺旋聚異腈多肽水凝膠（PIC）作為模型基質對肝癌細胞HepG2進行3D培養(yǎng)，發(fā)現力學傳感器YAP和KCa3.1鉀通道通過響應基質的應力剛化力學環(huán)境調控肝癌細胞的增殖、遷移等行為（圖1）。HepG2細胞能夠在修飾有GRGDS的PIC水凝膠里分裂、增殖形成球狀聚集體。具有較高臨界應力（Critical stress, σc）的PIC水凝膠（通過鏈長調控）能夠刺激HepG2細胞的增殖速率和遷移速度。此外，較高的臨界應力環(huán)境促進YAP的過表達及核定位，從而激活細胞機械信號轉導；促進肌動蛋白絲狀應力纖維的形成，使細胞骨架張力增加；進而誘導KCa3.1鉀離子通道過表達。然而，通過F-肌動蛋白抑制劑latrunculin.A抑制細胞應力纖維的形成，降低細胞對基質機械環(huán)境的敏感度，從而抑制了YAP和KCa3.1鉀通道的表達。
該工作以“Polyisocyanide Hydrogels with Tunable Nonlinear Elasticity Mediate Liver Carcinoma Cell Functional Response”為題發(fā)表在《Acta BioMaterialia》上。文章第一作者是河北工業(yè)大學碩士研究生劉紫欣和博士后付靜璇，通訊作者為袁宏博副教授、安海龍教授和王暉教授。該研究得到國家自然科學基金委和河北省高層次留學人才回國資助項目的支持。
Ovijit Chaudhuri和Paul A Janmey等人于2020年在《Nature》（DOI: 10.1038/s41586-020-2612-2）上發(fā)表綜述文章闡釋了天然ECM同時具有的多種復雜力學性質，包括非線性力學性質/應力剛化力學性質（nonlinear mechanics/strain-stiffening）、粘彈性/應力松弛（viscoelasticity/stress relaxation）以及力學可塑性（plasticity）等等，并且討論了這些動態(tài)力學性質在調控細胞行為方面的功能以及在組織工程中的應用，對仿生材料的設計方向進行了展望。
