水凝胶的机械性能包括弹性、刚度、强度、粘性等，由材料成分、浓度、交联方式等因素决定，机械性能不同会影响包封在水凝胶中间充质干细胞的生物学行为，研究表明其中的机制可能与整合素、黏着斑蛋白等相关基因的转录及分子的表达有关。此外，干细胞分化还受到水凝胶降解性的影响，Parmar将间充质干细胞包封在可降解的胶原蛋白基水凝胶中，观察到这种可降解的水凝胶更有利于促进干细胞向骨、软骨和脂肪的分化。研究表明，干细胞通过整合素、黏着蛋白、肌动蛋白等大分子感知水凝胶支架的机械性能，通过调控下游信号转导和基因表达，调控间充质干细胞向不同方向进行分化。
 

目前，水凝胶负载间充质干细胞在骨和软骨修复、创面修复、脊髓再生方面应用广泛。在三维培养体系中，水凝胶为细胞提供适宜的体外培养微环境，同时细胞感知水凝胶机械线索并将这些线索转化为细胞内可能影响其增殖、基因表达和谱系分化的细胞内生物化学信号。尽管水凝胶设计取得了令人兴奋的重大进展，但由于其意想不到的不良反应和并发症，目前水凝胶产品的临床应用受到了限制，这些挑战可以通过材料库构建和筛选后的材料优化来解决。用于组织再生和疾病治疗的水凝胶负载间充质干细胞的三维培养体系已证明在损伤修复与组织再生等领域具有良好的治疗效果，但由于复杂的细胞微环境，其在体内的长期有效率尚不清楚。当前的研究更多地聚焦在水凝胶机械性能对干细胞分化的影响方面，对干细胞增殖、迁移等行为的研究还不够充分。因此，必须系统和全面地了解细胞和基质之间的相互作用，对水凝胶基质的机械性能所响应的细胞行为和信号转导有深入和全面的理解，以利于更好地指导水凝胶构建，促进材料学的不断发展，更好地调节细胞行为，促进其临床应用。
 

出自《水凝胶的机械性能对间充质干细胞行为的影响》作者:关丁丁，李伟 ，孔维诗.