报告题目:

三维动态力学调控MSC分化和组织再生

报告人:

李小盟

所在单位:

郑州大学

报告人简介:

李小盟，副教授，郑州大学力学与安全工程学院。研究聚焦水凝胶支架力学、骨软骨组织工程、丝素蛋白材料加工。发表包括Advanced Materials、ACS Nano、Advanced healthcare Materials等多篇SCI。授权国内外发明专利7项。先后主持国自然、河南省科技攻关等国家和省部级项目多项。担任组织工程与再生医学国际学会亚太地区分会（TERMIS-AP）地区发展委员会委员，中国生物材料学会康复器械与生物材料分会委员，BMT等期刊青年编委。

报告摘要:

力学刺激等物理因素被称作组织工程的第四要素，具备调控细胞行为和命运的作用。有研究发现材料表面的刚度可以调控细胞的黏附、铺展、迁移和分化等。大多数研究间充质干细胞（MSC）体外分化的力学环境是静态的或是2D环境下动态变化的。但细胞外基质（ECM）是通过体内三维（3D）力学时空变化影响干细胞命运。本研究中，我们创建动态且可控硬化时间点的3D仿生水凝胶体系，通过双功能明胶大分子单体调节MSC的成骨/成软骨分化。该大分子单体可以通过顺序酶促和光触发的交联反应生成双网络水凝胶。研究结果表明，这些动态水凝胶允许细胞在二次交联之前进行铺展，并在硬化后感知高刚度。动态水凝胶尤其是晚期硬化的水凝胶中的培养的MSC呈现出最高的成骨ECM分泌、基因表达和YAP/TAZ核定位。动物实验的体内评价进一步表明动态硬化对MSC的成骨分化具有增强作用，并且显着促进了骨重塑。有趣的是，MSC的软骨分化更喜欢早期变硬这一力学微环境。针对软骨-骨力学环境的空间差异性，我们构建了双曲面点阵超材料复合凝胶支架，通过结构设计实现了上层缓冲力学，下层稳定支撑的一体化骨软骨组织工程支架材料。体内外动态力学荷载作用下，点阵超材料呈现出应变调控功能，通过分区域的力学微环境实现了一体双向骨软骨分化。时空的动态力学作为关键的生物物理因素，不仅可以在体外调节干细胞的命运，而且还可以增强体内组织修复。