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超分子水凝胶网络的微观局部硬化加速了干细胞的三维力学传感和骨再生( Microscopic local stiffening in a supramolecular hydrogel network expedites stem cell mechanosensing in 3D and bone regeneration )
W Yuan H Wang C Fang Y Yang X Xia B Yang Y Lin G Li L Bian
通过弱的可逆物理相互作用交联的动态水凝胶增强了包囊细胞在基质中的三维(3D)扩散和机械传感能力。然而，这些物理交联的高度动态性也导致了水凝胶网络中的低机械刚度和附着在网络上的细胞粘附基序的高系留顺应性。软水凝胶网络产生的低力反馈阻碍了包裹细胞中机械力转导信号的有效激活。在此，我们证明了以丙烯酰纳米颗粒为基础的交联剂的化学掺入在动态超分子水凝胶中产生了区域刚性网络结构，而不损害细胞适应性纳米颗粒间水凝胶网络的动态性质。所获得的具有异构水凝胶网络拓扑结构的动态水凝胶促进了干细胞的粘附结构、三维铺展和力学感知的发展,关键生物标志物如vinculin、FAK和YAP的表达上调证明了这一点。这种增强的扩散和机械力转导促进了被包裹的干细胞的成骨分化。相反，物理包埋的纳米粒子或分子交联剂(PEGDA)的掺杂不能局部增强动态水凝胶网络，因此不能促进细胞在三维水凝胶中的机械传感或分化。在动物模型中，我们进一步证明了具有局部加强网络的动态水凝胶促进了骨缺损的原位再生。我们的发现为设计具有仿生分级生物力学结构的超分子动态水凝胶作为干细胞治疗的优化载体材料提供了有价值的见解。
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