Fiber Flexibility Reconciles Matrix Recruitment and the Fiber Modulus to Promote Cell Mechanosensing

细胞外基质 纤维 粘附 明胶 细胞粘附 灵活性(工程) 机械生物学 材料科学 纳米技术 化学 复合材料 生物 细胞生物学 数学 生物化学 统计
作者
Xiangyu Dong,Qian Sun,Jiwen Geng,Xiaojing Liu,Qiang Wei
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:24 (13): 4029-4037
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00923
摘要

The mechanical interaction between cells and the extracellular matrix is pervasive in biological systems. On fibrous substrates, cells possess the ability to recruit neighboring fibers, thereby augmenting their own adhesion and facilitating the generation of mechanical cues. However, the matrices with high moduli impede fiber recruitment, restricting the cell mechanoresponse. Herein, by harnessing the inherent swelling properties of gelatin, the flexible gelatin methacryloyl network empowers cells to recruit fibers spanning a broad spectrum of physiological moduli during adhesion. The high flexibility concurrently facilitates the optimization of fiber distribution, deformability, and modulus, contributing to the promotion of cell mechanosensing. Consequently, the randomly distributed flexible fibers with high moduli maximize the cell adhesive forces. This study uncovers the impact of fiber recruitment on cell mechanosensing and introduces fiber flexibility as a previously unexplored property, offering an innovative perspective for the design and development of novel biomaterials.
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