Hydrogels with tunable stress relaxation regulate stem cell fate and activity

自愈水凝胶 应力松弛 细胞外基质 粘附 细胞粘附 粘弹性 材料科学 生物物理学 间充质干细胞 弹性模量 细胞生物学 组织工程 放松(心理学) 化学 生物医学工程 复合材料 高分子化学 生物化学 生物 蠕动 神经科学 医学
作者
Ovijit Chaudhuri,Luo Gu,Darinka D. Klumpers,Max Darnell,Sidi A. Bencherif,James C. Weaver,Nathaniel Huebsch,Hong-Pyo Lee,Evi Lippens,Georg N. Duda,David Mooney
出处
期刊:Nature Materials [Nature Portfolio]
卷期号:15 (3): 326-334 被引量:2122
标识
DOI:10.1038/nmat4489
摘要

Natural extracellular matrices (ECMs) are viscoelastic and exhibit stress relaxation. However, hydrogels used as synthetic ECMs for three-dimensional (3D) culture are typically elastic. Here, we report a materials approach to tune the rate of stress relaxation of hydrogels for 3D culture, independently of the hydrogel’s initial elastic modulus, degradation, and cell-adhesion-ligand density. We find that cell spreading, proliferation, and osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) are all enhanced in cells cultured in gels with faster relaxation. Strikingly, MSCs form a mineralized, collagen-1-rich matrix similar to bone in rapidly relaxing hydrogels with an initial elastic modulus of 17 kPa. We also show that the effects of stress relaxation are mediated by adhesion-ligand binding, actomyosin contractility and mechanical clustering of adhesion ligands. Our findings highlight stress relaxation as a key characteristic of cell–ECM interactions and as an important design parameter of biomaterials for cell culture. Hydrogels with faster stress relaxation enhance the spreading, proliferation, and osteogenic differentiation of embedded mesenchymal stem cells.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
3秒前
小青椒应助cloud采纳,获得30
3秒前
hsn完成签到,获得积分10
5秒前
王葆蕾关注了科研通微信公众号
6秒前
粉红切开黑完成签到,获得积分20
8秒前
生动安波完成签到 ,获得积分10
9秒前
苗笑卉发布了新的文献求助10
10秒前
屁王完成签到,获得积分10
11秒前
小蘑菇应助芭娜55采纳,获得10
11秒前
12秒前
彭于晏应助李木槿采纳,获得10
13秒前
JamesPei应助curryww采纳,获得10
13秒前
JK发布了新的文献求助10
13秒前
秋梨陈皮汤完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
16秒前
脑洞疼应助敏感的安寒采纳,获得10
17秒前
17秒前
18秒前
事上炼应助苗笑卉采纳,获得10
18秒前
坚强的依秋完成签到,获得积分10
19秒前
王思文发布了新的文献求助10
19秒前
果果发布了新的文献求助10
21秒前
巴啦啦发布了新的文献求助10
22秒前
22秒前
Ava应助小杭76采纳,获得10
23秒前
24秒前
我是老大应助赵亮采纳,获得10
24秒前
25秒前
25秒前
NexusExplorer应助小鱼同学采纳,获得10
26秒前
王葆蕾发布了新的文献求助10
28秒前
水上汀州完成签到 ,获得积分10
28秒前
王思文完成签到,获得积分20
30秒前
bafang发布了新的文献求助10
30秒前
医生发布了新的文献求助80
30秒前
大模型应助迷路代玉采纳,获得30
30秒前
哩蒜呐完成签到,获得积分10
31秒前
所所应助巴啦啦采纳,获得10
31秒前
32秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
An overview of orchard cover crop management 1000
二维材料在应力作用下的力学行为和层间耦合特性研究 600
Progress and Regression 400
A review of Order Plesiosauria, and the description of a new, opalised pliosauroid, Leptocleidus demoscyllus, from the early cretaceous of Coober Pedy, South Australia 400
National standards & grade-level outcomes for K-12 physical education 400
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 210
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4819561
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4128431
关于积分的说明 12776448
捐赠科研通 3867973
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2128515
邀请新用户注册赠送积分活动 1149284
关于科研通互助平台的介绍 1045084