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 【科研摘要】

許多作為組織發育、成熟和功能基礎的細胞反應是由細胞外基質 (ECM) 的結構和機械負荷引導的。由于機械刺激必須通過 ECM 架構傳輸，因此這兩個因素之間的協同作用很重要。然而，在體外重現這些物理微環境線索的協同作用仍然具有挑戰性。

為了解決這個問題，西安交通大學馬玉菲副教授/徐峰教授團隊開發了一種 3D 磁驅動膠原水凝膠平臺，可以對 ECM 結構和機械刺激進行組合控制。通過該平臺，展示了這些因素如何協同促進 C2C12 成肌細胞的細胞排列并增強肌生成。這種促進部分是由 Yes 相關蛋白的動力學和細胞微管網絡的結構驅動的。這個簡單的平臺在調節細胞行為和命運、在體外產生廣泛的工程生理學代表性微組織以及量化其功能背后的力學生物學方面具有廣闊的前景。相關論文以題為A 3D, Magnetically Actuated, Aligned Collagen Fiber Hydrogel Platform Recapitulates Physical Microenvironment of Myoblasts for Enhancing Myogenesis發表在《Small Methods》上。

【主圖導讀】

圖1 用于增強肌生成的 3D 磁驅動膠原水凝膠平臺示意圖。

圖2 磁驅動平臺中膠原纖維的形態特征。

圖3 C2C12 成肌細胞在磁驅動 3D 膠原水凝膠中的細胞行為。

圖4 通過磁驅動的 3D 膠原水凝膠平臺進行成肌細胞分化和肌管形成。

圖5 膠原纖維排列和機械刺激協同影響 YAP 表達和核定位。

圖6 膠原纖維排列和機械刺激協同影響微管形成。

【總結】

通過模仿 C2C12 成肌細胞的天然物理微環境，該平臺提供了一種靈活的方法來誘導肌生成和量化 ECM 結構和機械刺激對細胞行為和命運的影響。通過這種磁驅動 3D 膠原水凝膠平臺施加的預變形和機械拉伸的協同效應顯著增強了 C2C12 細胞增殖和排列、肌源性分化和肌管形成。這些協同效應的途徑與 YAP 表達和微管機械轉導有關。結果表明，3D 微環境中結構和機械線索的組合控制可用于指導細胞行為和命運，并在制備用于生物醫學應用的具有生理代表性和功能性的微組織方面具有巨大潛力。