《JACS》华南理工大学边黎明：可控液-液相分离介导的仿生ECM非均质水凝胶！

受控液-液相分离 (LLPS) 在异质结构细胞外基质 (ECM) 的形成中起着重要作用。ECM 由紧密交联的刚性结构分隔在松散交联的基质中。此外，ECM 细胞尺度的结构异质性所提供的机械信号促进了细胞的机械转导和随后的细胞发育。因此，开发具有分隔结构异质性的 ECM 模拟水凝胶作为诱导细胞载体具有很高的可行性，但同时也极具挑战性。受 ECM 形成过程的启发，华南理工大学生物医学科学与工程学院边黎明教授团队利用定制设计的温度响应性大分子单体 (TRM) 的温度辅助 LLPS，将 TRM 浓缩并分隔在相分离前体溶液的致密相中，同时将明胶共大分子单体复合物保持在稀相中。随后的交联作用产生了细胞（微米）尺度的微区，这些微区具有紧密的共价交联，散布在松散交联的细胞适应性域间水凝胶基质中。所得的模拟细胞外基质（ECM）的异质性水凝胶仅通过共价键交联，可促进包裹的人类间充质干细胞（hMSC）的广泛扩散、基于微管的机械转导和自噬通量，从而增强成骨和骨再生。该研究结果不仅为通过LLPS介导的组装制备模拟细胞外基质（ECM）的生物材料提供了宝贵的指导，也揭示了ECM的机械信号调控细胞发育的机械生物学机制。相关工作以“Liquid–Liquid Phase Separation-Mediated Cellular-Scale Compartmentalization of Hydrogel Covalent Cross-Linking Promotes Microtubule-Based Mechanosensing”为题发表在《Journal of the American Chemical Society》上。

图1天然细胞外基质(ECM)的三维(3D)大分子网络结构及仿生ECM非均质分布的刚性基质和细胞适应性的软基质。

图2. LLPS介导非均质水凝胶（Hetero）的制备。

图3.非均质水凝胶的结构非均质性和细胞适应性

参考文献：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00079