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整合素-基质相互作用的 光遗传学 控制
摘要： 光遗传学方法在精确调控和探究细胞信号传导与基因表达方面已取得显著进展。然而，利用光遗传学技术研究细胞外表面如何接收环境刺激的潜力尚未充分发挥。本研究展示了一种光遗传学调控膜受体-配体对的开发实例——通过整合素受体与细胞外基质的可见光响应性相互作用实现。该系统基于工程化改造的含植物色素相互作用因子结构域的整合素（OptoIntegrin）与红光可切换植物色素B功能化基质（OptoMatrix）。这种光遗传学受体-配体对能实现光诱导且可逆的细胞-基质相互作用，并可控激活下游机械力感知信号通路。作为光遗传学开关在细胞外环境应用的开创性成果，该OptoMatrix-OptoIntegrin系统可为建立光控型基质-受体相互作用提供范本。
关键词： 光遗传学、机械感应、细胞外基质、细胞粘附、整合素
更新于2025-11-21 11:24:58
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超快激光加工纳米结构图案以调控钛合金上的细胞黏附与迁移
摘要： 飞秒激光纹理化是一种极具前景的表面功能化技术，可提升牙科与骨科植入物的整合性与耐久性。通过改变激光加工参数与策略，在钛-6铝-4钒板材上获得了四种不同表面形貌：包含激光诱导周期性表面结构（LIPSS）和"尖刺"等纳米结构（可能伴随由微坑、纳米结构及抛光区域带组成的复杂多尺度几何形态）。经热处理灭菌后，LIPSS和尖刺表现出强疏水性，而原始抛光表面仍保持亲水性。研究发现，生长在简单纳米结构表面的人类间充质干细胞（hMSCs）铺展程度降低但迁移活性增强（速度、加速度、迂曲度增加）；而在复杂表面上，hMSCs接近微坑时迁移减缓并倾向于将细胞核定位于微坑内部。此外，hMSCs的黏着斑显著分布于抛光区域而非邻近纳米结构区——该区域的蛋白质吸附量较低。这些现象表明激光诱导形貌对细胞产生了空间调控与机械应变。纳米结构通过影响表面润湿性与蛋白质吸附，进而调控黏着斑形成，并最终对细胞施加基于形态的机械约束——这种约束已知能促进成骨分化。
关键词： 细胞粘附、多尺度图案化、润湿性、人骨髓间充质干细胞、飞秒激光、细胞铺展、细胞运动性、蛋白质吸附
更新于2025-09-23 15:21:01
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高能通量纳秒激光脉冲改性不锈钢表面与骨肉瘤细胞的相互作用
摘要： 在含氧气氛中，高能量激光脉冲辐照金属表面会不可避免地改变其表面形貌、化学性质和润湿性。这些改变会显著影响细胞与表面的相互作用，进而影响表面生物相容性。我们研究了Nd:YAG激光器（波长1064纳米）产生的高能量纳秒激光脉冲对表面进行纹理化处理后，如何影响细胞粘附和形态，以评估其对初始细胞行为的影响。通过荧光显微镜和扫描电子显微镜，评估了成骨细胞在未经处理和激光纹理化的不锈钢（AISI 316L）表面暴露24小时后的粘附、存活和形态的定量与定性分析。结果表明，细胞与激光纹理化表面的这种初始相互作用导致细胞呈圆形且接触面积较小。相反，在未经处理的不锈钢和控制组玻璃表面上观察到多边形、高度细长且扁平的细胞。激光纹理化表面上的细胞树突状结构较少，具有短管状突起，并且胞外囊泡过度表达，而这些在未经处理和控制组样本上很少见。这很可能是由于激光烧蚀诱导形成的纳米结构高温氧化物所致。X射线光电子能谱分析显示，激光纹理化的不锈钢表面含有六价铬氧化物，其毒性高于未经处理样本上的天然氧化层。
关键词： MG63细胞、细胞粘附、激光表面工程、激光纹理化、纳秒激光烧蚀
更新于2025-09-23 15:21:01
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[实验医学与生物学进展] || 具有光开关硬度响应的光响应水凝胶：研究间充质干细胞对细胞外硬度调控时间依赖性反应的新兴平台
摘要： 大量细胞-基质相互作用研究表明，基质硬度是调控细胞特性与行为的关键因素。尤其值得注意的是，基质硬度已被证实能调节间充质干细胞（MSC）的表型及谱系分化方向。鉴于间充质干细胞在再生医学中的治疗潜力，学界已投入大量精力探究硬度调控相关的分子机制。这些研究主要集中于使用硬度可控的聚丙烯酰胺（PA）水凝胶进行二维细胞培养，由此阐明了多种机械敏感信号通路。然而，尽管这类硬度定义水凝胶具有重要价值，它们无法反映活体组织的动态特性——后者在发育、衰老、疾病和再生等过程中持续发生重塑。因此，为研究硬度调控的时间维度特征，研究者开发并应用了具有原位可调硬度的新型水凝胶基底。其中，具有光开关硬度特性的光响应水凝胶正成为研究间充质干细胞对外部硬度调控反应的前沿平台。本章将介绍PA水凝胶基底的应用、当前研究的机械转导分子机制，以及这些新兴光响应水凝胶平台的发展情况。
关键词： 光开关刚度、生物物理调控、光响应性、细胞-基质相互作用、再生医学、聚丙烯酰胺、机械转导、刚度调控、间充质干细胞、细胞粘附、时间依赖性、水凝胶基底
更新于2025-09-23 15:21:01
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蓝光可调控的细胞间相互作用为自下而上的组织工程提供了可逆且时空可控的方法
摘要： 控制细胞间相互作用对于理解关键细胞过程以及从单细胞自下而上构建组织至关重要。该挑战在于如何以高时空精度、非侵入性和可持续的方式动态可逆地调控细胞间相互作用。本研究采用光遗传学方法，通过在细胞表面表达蓝光可调控蛋白CRY2或CIBN，利用可见光调控细胞间相互作用。表达CRY2和CIBN的细胞在蓝光照射下形成特异性异源相互作用，实现精确的时空控制。这些相互作用在黑暗环境中可逆，并能反复动态开关。与既往方法不同，这些基因编码蛋白允许长期表达相互作用结构域，且对无毒低强度蓝光响应。此外，此类相互作用适用于将细胞组装成三维多细胞结构。总体而言，该方法捕捉了细胞间相互作用的动态可逆特性，并通过非侵入性方式实现时空维度的可持续调控，为研究细胞间相互作用及以前所未有的灵活性将细胞构件组装成组织提供了新途径。
关键词： 自下而上的组织工程、时空控制、光开关蛋白、细胞粘附、细胞间相互作用
更新于2025-09-23 22:18:15