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  天然細胞外基質(zhì)具有異質(zhì)化和多層級的復雜結構，其可以為細胞提供一個穩(wěn)定且動態(tài)的生物物理環(huán)境以及生物化學信號并指導細胞行為。開發(fā)一種具有異質(zhì)化纖維結構的合成基質(zhì)并用于模擬真實細胞外基質(zhì)的宏觀穩(wěn)定性、微觀動態(tài)性以及生物化學信號富有挑戰(zhàn)性但具有重要意義。

  基于此，華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院邊黎明教授團隊設計開發(fā)了一種多肽纖維-高分子復合水凝膠，其中具有堅硬β-片層的肽纖維可以增強水凝膠的宏觀穩(wěn)定性、肽纖維與聚合物網(wǎng)絡之間的動態(tài)亞胺鍵能夠同時賦予水凝膠微觀動態(tài)性。所得到的纖維復合水凝膠具有及時適配細胞行為的動態(tài)網(wǎng)絡，其可以增強細胞與基質(zhì)以及細胞之間的相互作用，從而通過力學信號轉(zhuǎn)導-能量代謝耦合作用促進干細胞的成骨分化。此外，肽纖維負載的誘導性化合物可以進一步提高骨再生水平。相信通過模擬天然細胞外基質(zhì)的生物物理與生物化學特性可以為細胞適應性以及生物活性材料的設計提供幫助。

圖1.作者開發(fā)了一種具有生物活性的納米纖維復合水凝膠，其可以將宏觀結構穩(wěn)定性與微觀網(wǎng)絡細胞適應性相結合。該復合水凝膠具有異質(zhì)化的生物力學與誘導生化特性，通過細胞與基質(zhì)以及細胞之間的相互作用增強力學信號轉(zhuǎn)導-能量代謝耦合，并通過提供生物活性分子共同促進骨再生。

  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楊雪峰老師，文章共同通訊作者為香港中文大學醫(yī)學院林思恩教授，李剛教授與華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院邊黎明教授。

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

  邊黎明教授2021年獲聘教育部長江學者特聘教授，入職華南理工大學生物醫(yī)學科學與工程學院，現(xiàn)任學院副院長。邊教授長期致力于發(fā)展先進納米材料與水凝膠材料在生物醫(yī)學領域的應用，并且逐漸建立了從基礎材料學，生物醫(yī)學研究到醫(yī)療應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術期刊發(fā)表多篇論文，相關詳細內(nèi)容可查閱邊教授實驗室網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/bian_lab