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川大魏強研究員課題組等 Nano Lett.：纖維柔順性通過協調基質募集和纖維模量促進了細胞的機械傳感

2024-03-28 來源：高分子科技

細胞與細胞外基質之間的機械相互作用在生物系統中是普遍存在的。在纖維基質上，細胞具有招募鄰近纖維的能力，從而增強了自身的粘附性，促進了機械信號的產生。然而，之前的研究表明纖維的招募只能在低模量的纖維上實現(Nature Materials 2015,14, 1262)，而基質模量的降低不利于細胞的鋪展和細胞力的施加。因此如何協調纖維募集和纖維模量之間的關系仍然是一個值得關注的問題。

最近，通過利用明膠固有的溶脹特性，他們制備了能夠協調纖維募集和纖維模量柔性纖維材料，相關研究成果發表在《Nano Letters》上，題為《Fiber flexibility reconciles matrix recruitment and fiber modulus to promote cell mechanosensing》。纖維的高柔順性同時促進了纖維的分布、可變形性和模量的優化，有助于促進細胞的機械傳感。

圖1. GelMA纖維的制備和表征。

首先，通過對GelMA的接枝率和靜電紡絲參數進行調整制備了具有取向和無規兩種結構且模量可調控的的GelMA納米纖維（圖1a）。得益于GelMA材料固有的溶脹特性，所制備納米纖維具有較強的柔順性，纖維能夠在一定區域內自由移動（圖1b-f）。

圖2. HMSCs在水凝膠和柔性纖維網絡上的機械傳感。

圖3. 基于FRET的肌動蛋白張力探針，用于檢測水凝膠和柔性纖維網絡上細胞內力的水平。

通過對細胞內力相關標志物進行免疫熒光染色和統計，并結合基于Fo?rster共振能量轉移(FRET)技術的肌動蛋白張力探針，驗證了不同材料上細胞內力的水平（圖2，3）。結果顯示，柔性的引入緩解了先前文獻所敘述的高剛性纖維網絡對細胞機械傳感的不利影響，并且觀察到與排取向結構相比，柔性纖維網絡的無規結構促進了細胞內力的產生。