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  近年來，科學(xué)界逐漸認(rèn)識(shí)到細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）本質(zhì)上具有粘彈性而非純彈性特性。然而，粘彈性與細(xì)胞之間的復(fù)雜相互作用機(jī)制尚未得到充分闡明。其中，粘彈性的時(shí)空調(diào)控與癌癥進(jìn)展密切相關(guān)，但目前用于模擬ECM時(shí)空粘彈性的材料體系仍主要依賴于光引發(fā)劑和紫外光技術(shù)。這些現(xiàn)有體系普遍存在時(shí)空調(diào)控尺度有限、生物相容性差等局限性，難以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間的粘彈性時(shí)空動(dòng)態(tài)調(diào)控。因此，如何精確調(diào)控粘彈性力學(xué)的時(shí)空尺度，構(gòu)建具有長波長、高生物安全性的仿ECM粘彈性模型，已成為細(xì)胞力學(xué)研究領(lǐng)域亟待突破的重大科學(xué)挑戰(zhàn)之一。

圖1 具有可見光響應(yīng)動(dòng)態(tài)粘彈性水凝膠的設(shè)計(jì)和制備

圖2 響應(yīng)性粘彈性通過光強(qiáng)可以自由切換到不同的時(shí)空范圍

圖3 水凝膠的高時(shí)空分辨光圖案的制備和微小尺度粘彈性表征

圖4 不同時(shí)空尺度下癌細(xì)胞的鋪展行為完全相反

圖5 細(xì)胞可逆鋪展行為的切換

圖6 可循環(huán)的粘彈性調(diào)控細(xì)胞抵抗外界力學(xué)環(huán)境變化的能力

圖7 空間尺度上的粘彈性梯度調(diào)控細(xì)胞遷移的方向

  5.通過光梯度掩膜版實(shí)驗(yàn)，觀察到癌細(xì)胞在光致粘彈性梯度作用下表現(xiàn)出明顯的定向遷移行為，即從快松弛區(qū)域向慢松弛區(qū)域遷移。這種遷移行為源于細(xì)胞對(duì)不同粘彈性環(huán)境所產(chǎn)生的牽引力差異和肌球蛋白水平變化的響應(yīng)。研究結(jié)果表明，粘彈性的時(shí)空差異性會(huì)顯著影響癌細(xì)胞的遷移能力。這一發(fā)現(xiàn)提示，在探索癌癥轉(zhuǎn)移的治療策略和藥物靶點(diǎn)時(shí)，除了考慮分子層面的因素外，還需要將組織的粘彈性尺度及其空間異質(zhì)性納入研究范疇。這一認(rèn)識(shí)為癌癥轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究提供了新的視角，也為開發(fā)針對(duì)性的治療策略提供了重要參考。

  論文標(biāo)題：Visible Light-Responsive Hydrogels for Cellular Dynamics and Spatiotemporal Viscoelastic Regulation

  論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54880-0