中科院纳米能源所李琳琳&王中林团队《Adv. Mater.》综述：电活性生物材料和系统用于调控干细胞命运和组织再生的进展

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在组织发育与再生过程中，细胞和组织微环境（包括细胞间相互作用、可溶性因子和细胞外基质等）在调节细胞行为和组织功能方面发挥了关键作用。因此，模拟天然组织/细胞微环境的功能性生物材料在组织再生应用中具有巨大的潜力。其中，电活性生物材料，包括导电性材料和压电性材料，不仅能作为细胞粘附和结构支撑的支架，更重要的是能够可以同时调节细胞/组织的行为和功能。在此基础上，电刺激可以进一步调节许多生物学过程，从细胞增殖、迁移、和分化到神经传导、肌肉收缩、胚胎发生和组织再生等。

图1 细胞与仿生细胞外基质之间的动态机械相互作用。

中科院北京纳米能源与系统研究所李琳琳研究员课题组近年来一直致力于研发电活性生物材料和自驱动器件，将其用于药物递送、干细胞分化调控和组织再生、生物传感、癌症治疗等应用方向（详见课题组网页：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin）。最近，该团队系统综述了电活性生物材料和系统用于调控干细胞命运和组织再生的最新进展和未来研究方向。首先，详细介绍了内源性生物电和压电的生物学基础。接着，讨论了模拟细胞和组织微环境的电活性生物材料和电刺激递送系统的设计原理，以及介导的电刺激和相关细胞信号通路。然后，总结了电活性生物材料在调节干细胞命运和组织再生方面的最新进展，特别是在神经再生、骨组织工程和心脏组织工程方面的应用。最后，强调了模拟天然组织微环境的重要性，并评述了电活性生物材料和电刺激系统目前所面临的挑战和未来的发展机遇。

图2 内源性生物压电（左）和生物电（右）。

图3 电刺激方式及可能引起的细胞内信号通路。

该综述文章以“Electroactive biomaterials and systems for cell fate determination and tissue regeneration: design and applications”为题发表在学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）上。文章的第一作者是中科院北京纳米能源与系统研究所的“博新计划”博士后刘志荣，通讯作者为李琳琳研究员和王中林院士。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007429

实验室主页：

https://www.x-mol.com/groups/lilinlin

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