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  天然細(xì)胞外基質(zhì)具有異質(zhì)化和多層級(jí)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其可以為細(xì)胞提供一個(gè)穩(wěn)定且動(dòng)態(tài)的生物物理環(huán)境以及生物化學(xué)信號(hào)并指導(dǎo)細(xì)胞行為。開(kāi)發(fā)一種具有異質(zhì)化纖維結(jié)構(gòu)的合成基質(zhì)并用于模擬真實(shí)細(xì)胞外基質(zhì)的宏觀穩(wěn)定性、微觀動(dòng)態(tài)性以及生物化學(xué)信號(hào)富有挑戰(zhàn)性但具有重要意義。

  基于此，華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院邊黎明教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種多肽纖維-高分子復(fù)合水凝膠，其中具有堅(jiān)硬β-片層的肽纖維可以增強(qiáng)水凝膠的宏觀穩(wěn)定性、肽纖維與聚合物網(wǎng)絡(luò)之間的動(dòng)態(tài)亞胺鍵能夠同時(shí)賦予水凝膠微觀動(dòng)態(tài)性。所得到的纖維復(fù)合水凝膠具有及時(shí)適配細(xì)胞行為的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，其可以增強(qiáng)細(xì)胞與基質(zhì)以及細(xì)胞之間的相互作用，從而通過(guò)力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)-能量代謝耦合作用促進(jìn)干細(xì)胞的成骨分化。此外，肽纖維負(fù)載的誘導(dǎo)性化合物可以進(jìn)一步提高骨再生水平。相信通過(guò)模擬天然細(xì)胞外基質(zhì)的生物物理與生物化學(xué)特性可以為細(xì)胞適應(yīng)性以及生物活性材料的設(shè)計(jì)提供幫助。

圖1.作者開(kāi)發(fā)了一種具有生物活性的納米纖維復(fù)合水凝膠，其可以將宏觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與微觀網(wǎng)絡(luò)細(xì)胞適應(yīng)性相結(jié)合。該復(fù)合水凝膠具有異質(zhì)化的生物力學(xué)與誘導(dǎo)生化特性，通過(guò)細(xì)胞與基質(zhì)以及細(xì)胞之間的相互作用增強(qiáng)力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)-能量代謝耦合，并通過(guò)提供生物活性分子共同促進(jìn)骨再生。

  該工作以“Biomimetic Nanofibrillar Hydrogel with Cell-Adaptable Network for Enhancing Cellular Mechanotransduction, Metabolic Energetics, and Bone Regeneration”為題發(fā)表在《Journal of the American Chemical Society》上。文章共同第一作者為謝憲博士，李卓博士以及安徽大學(xué)楊雪峰老師，文章共同通訊作者為香港中文大學(xué)醫(yī)學(xué)院林思恩教授，李剛教授與華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院邊黎明教授。

  原文鏈接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02210

  邊黎明教授2021年獲聘教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，入職華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，現(xiàn)任學(xué)院副院長(zhǎng)。邊教授長(zhǎng)期致力于發(fā)展先進(jìn)納米材料與水凝膠材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，并且逐漸建立了從基礎(chǔ)材料學(xué)，生物醫(yī)學(xué)研究到醫(yī)療應(yīng)用研究的多方向的深度研究。邊教授課題組近期在高水平學(xué)術(shù)期刊發(fā)表多篇論文，相關(guān)詳細(xì)內(nèi)容可查閱邊教授實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/bian_lab