《Chem. Rev.》3D 细胞-水凝胶相互作用的力学：实验、模型和机制

水凝胶是高度水溶胀的分子网络，由于其广泛和可调的特性，是创建组织模拟物的理想平台。因此，水凝胶是用于组织工程应用的有前途的细胞输送载体，也已成为离体模型的重要基础，以在精心控制的三维环境中研究健康和病理生理事件。细胞很容易被包裹在水凝胶中，导致过多的生化和机械通讯机制，重现了组织中天然细胞和细胞外基质的相互作用。这些相互作用是复杂的，多个事件总是耦合并跨越多个长度和时间尺度。为了研究和确定所涉及的潜在机制，理想情况下需要一种集成的实验和计算方法。

该综述讨论了在细胞-水凝胶相互作用方面的知识状态，重点是力学和运输，在这方面，重点介绍了实验、数学和计算建模方面的最新进展。该评论首先介绍了控制水凝胶力学和传输的热力学和物理基础知识。该综述侧重于两大类水凝胶，被描述为代表物理交联纤维水凝胶的半柔性聚合物网络和代表化学交联合成和天然水凝胶的柔性聚合物网络。在这篇综述中，团队重点介绍了五种主要的细胞-水凝胶相互作用，它们涉及与通信、机械传感、迁移、生长以及组织沉积和加工相关的关键细胞功能。对于这些细胞功能中的每一个，讨论了最近的实验和最新的建模策略，然后总结了如何调整水凝胶特性以实现所需的功能细胞结果。最后总结了这些进展，并说明需要整合实验和建模来推进我们对细胞-基质相互作用的基本理解，这将最终有助于确定新的治疗方法并实现成功的组织工程。

图 1. 当细胞被包裹在水凝胶中时发生的主要细胞-水凝胶相互作用的概述

图 5. 半柔性水凝胶的三个示例，源自用于细胞封装的生物聚合物：胶原蛋白、纤维蛋白和琼脂糖。

相关论文以题为Mechanics of 3D Cell–Hydrogel Interactions: Experiments, Models, and Mechanisms发表在《Chemical Reviews》上。通讯作者是科罗拉多大学博尔德分校Franck J. Vernerey、Stephanie J. Bryant教授。

参考文献：

doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00046