具有可调应力松弛的水凝胶可调控干细胞的命运及活性

天然细胞外基质（ECM）是粘弹性的并表现出应力松弛，而用于合成3D培养所需ECMs的水凝胶通常是弹性的。美国研究人员Ovijit Chaudhuri等通过材料学方法，独立于水凝胶的初始弹性模量、降解和细胞粘附配体密度，单独调节了3D培养所用水凝胶的应力松弛速率。发现培养于较快松弛速率水凝胶中的细胞铺展、增殖和间充质干细胞（MSCs）成骨分化均得到增强。其中在初始弹性模量17kPa的快速松弛水凝胶中，MSC会形成类似于骨的矿化、富含胶原蛋白1的基质。此外研究还发现应力松弛的作用由粘附配体结合、actomyosin收缩性和粘附配体的机械聚集介导。研究成果强调了应力松弛的重要性，它是细胞-胞外基质相互作用的一个关键特征，也是细胞培养生物材料的一个重要设计参数。文章以“Hydrogels with tunable stress relaxation regulate stem cell fate andactivity”为题发表于Nature Materials。

 
 结果01-具有可调应力松弛的水凝胶02-应力松弛影响细胞铺展和增殖03-基质应力松弛调节MSC分化。

 结论本研究展示了一种调节藻酸盐水凝胶应力松弛性质的方法，并指出基质应力松弛对细胞生物学有深刻影响。强调了将基质应力松弛视为理解细胞-胞外基质相互作用、机械转导基础生物物理学的基本信号是非常重要的，因为大多数生理性的细胞外基质都表现出一定程度的应力松弛。在组织工程应用中，应力松弛可作为一个材料设计参数，特别是调节细胞增殖和促进骨再生方面。

参考文献：Chaudhuri, O. , et al. "Hydrogels with tunable stress relaxation regulate stem cell fate and activity." Nature Materials 15.3(2016):326-334.

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