【科研摘要】

基于机械生物学的间充质基质细胞(MSC)的控制，以促进承重组织的工程化和再生，需要对特定的动态机械刺激方案进行系统的研究。多伦多大学刘海蛟/Craig A. Simmons/孙瑜教授团队将可变形膜微器件阵列与组合的实验设计和建模相结合，探讨了三维水凝胶中机械刺激参数(应变幅度，应变变化率和占空比)对MSCs的肌纤维形成和基质产生的个体和综合影响。

发现这些功能主要受应变幅度和占空比之间以前未知的，高阶交互作用的影响。基于团队组合线索响应数据的经验模型预测了最佳加载方式，其中应变幅度和占空比随着时间的推移同步增加，这已被证实可以最有效地促进MSC基质的产生。这些发现为基于MSC的工程组织的加载方案设计提供了依据，并验证了广泛适用的方法来探讨机械生物学线索的多因素调节作用。相关论文以题为Combinatorial screen of dynamic mechanical stimuli for predictive control of MSC mechano-responsiveness发表在《Science Advances》上。

【主图导读】

图1.充满细胞的水凝胶构建体的组合机械刺激。

图2应变幅度和占空比之间的相互作用决定了MSC的机械响应。

图3经验驱动模型产生了一个假设，以提高矩阵的产量。

图4应变幅度和占空比的同步应用促进了胶原蛋白的产生。

参考文献:

Science Advances 07 May 2021:

Vol. 7, no. 19, eabe7204

DOI: 10.1126/sciadv.abe7204