文献类型：期刊文献

中文题名：光开关生物力学材料创制

作者：李自远[1];张隽佶[1]

机构：[1]华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237

年份：2024

卷号：39

期号：S01

起止页码：536

中文期刊名：医用生物力学

外文期刊名：Journal of Medical Biomechanics

收录：CSTPCD;;北大核心:【北大核心2023】；CSCD:【CSCD2023_2024】；PubMed;

基金：国家自然科学基金项目,22122803,22378121,22105070

语种：中文

中文关键词：聚合物骨架;生物力学;细胞行为;聚合物网络;光开关;共价键合;机械强度;按需定制;

摘要：目的本研究聚焦开发一种新型光开关生物力学材料,旨在通过光信号实现材料微观力学性能的原位实时调节,为探索细胞行为与力学环境间复杂相互作用提供了新材料与新方法。方法将偶氮苯、香豆素等光敏基团通过共价键合引入生物相容性聚合物骨架,设计出光响应聚合物网络。通过精确调控交联参数,如强度、密度等,实现了材料机械强度与应力松弛特性的解耦和对材料微环境力学特性的按需定制。此外,构建了细胞-材料交互模型,系统研究了光调控下力学微环境变化对细胞行为及胞外囊泡释放的诱导作用。结果通过改变光照波长,可在保持机械强度稳定的前提下,大幅度调整材料的应力松弛时间,精确匹配“细胞最适区”力学条件,有效指导细胞铺展、迁移及分化过程,精准调控胞外囊泡的迁移效率。上述结果表明,该光响应功能材料具有精准介导细胞功能和行为的功能。结论本研究成功研制光开关生物力学材料,展示了对材料力学性能的高精度光调控能力,验证了其在深入解析细胞力学响应机制及指导细胞命运决定中的应用潜力。这一成果为设计智能生物医学装置、优化组织工程策略及推进再生医学研究提供了新的材料学基础。