天然细胞外基质具有异质化和多层级的复杂结构，其可以为细胞提供一个稳定且动态的生物物理环境以及生物化学信号并指导细胞行为。开发一种具有异质化纤维结构的合成基质并用于模拟真实细胞外基质的宏观稳定性、微观动态性以及生物化学信号富有挑战性但具有重要意义。
基于此，华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授团队设计开发了一种多肽纤维-高分子复合水凝胶，其中具有坚硬β-片层的肽纤维可以增强水凝胶的宏观稳定性、肽纤维与聚合物网络之间的动态亚胺键能够同时赋予水凝胶微观动态性。所得到的纤维复合水凝胶具有及时适配细胞行为的动态网络，其可以增强细胞与基质以及细胞之间的相互作用，从而通过力学信号转导-能量代谢耦合作用促进干细胞的成骨分化。此外，肽纤维负载的诱导性化合物可以进一步提高骨再生水平。相信通过模拟天然细胞外基质的生物物理与生物化学特性可以为细胞适应性以及生物活性材料的设计提供帮助。
图1.作者开发了一种具有生物活性的纳米纤维复合水凝胶，其可以将宏观结构稳定性与微观网络细胞适应性相结合。该复合水凝胶具有异质化的生物力学与诱导生化特性，通过细胞与基质以及细胞之间的相互作用增强力学信号转导-能量代谢耦合，并通过提供生物活性分子共同促进骨再生。
该工作以“Biomimetic Nanofibrillar Hydrogel with Cell-Adaptable Network for Enhancing Cellular Mechanotransduction, Metabolic Energetics, and Bone Regeneration”为题发表在《Journal of the American Chemical Society》上。文章共同第一作者为谢宪博士，李卓博士以及安徽大学杨雪峰老师，文章共同通讯作者为香港中文大学医学院林思恩教授，李刚教授与华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授。
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