构建光激活分子“开关”，动态调控细胞粘附和脱离｜欧阳宏伟教授团队与程逵教授团队最新合作成果

       近日，我院欧阳宏伟教授与浙大材料科学与工程学院程逵教授团队合作在Bioactive Materials上发表了题为“Dynamic photoelectrical regulation of ECM protein and cellular behaviors”的研究论文（https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.09.022），在单层石墨烯/n-硅衬底（Gr/Si）上构建了可控细胞粘附/脱离的光控分子开关，不仅为快速可控收割细胞/细胞片层提供了新方法，也为理解细胞-ECM-材料之间的互作提供了新方向。

      细胞与材料接触时，可通过特定的传感器持续感知ECM中的物理化学变化并做出响应。细胞粘附是最初也是至关重要的一步，可以将外部物理化学信号通过锚定位点传导到细胞受体，进而影响细胞命运。因此，细胞-ECM-材料互作的动态调控对于细胞在生物医学工程领域的应用至关重要。

      目前，通过外部刺激改变材料表面的“开”“关”特性进而控制细胞粘附行为得到了广泛关注。其中，光响应表面因其高的时空可控性最受青睐。因此，本研究在光响应Gr/Si基板表面建立了可用于动态调控细胞粘附/脱附的光控分子开关，在不引入外来化学分子的情况下，通过可见光激发吸附在表面ECM蛋白的质子化，并在场效应的作用下通过π-π相互作用将电子转移至Gr实现n-掺杂；失电子的过程会引起蛋白构象开关，降低细胞表面受体-配体相互作用的特异性（如整合素的识别），实现细胞粘附的动态调节及脱离（图）。RNA测序结果显示，从Gr/Si系统中分离收割的BMSCs细胞片具有免疫调节和促进成骨分化特性，这表明其在骨组织再生领域具有潜在的应用前景。

      本研究不仅为快速可控细胞/细胞片收割研究提供了一种快速可行的新方法，也为理解细胞-ECM-材料的互作关系提供了新的见解。

      该研究的第一作者为ZJE博士后王小召博士，共同第一作者为浙江大学化学系姚采博士、浙江大学医学院附属第四医院研究员姚旭东博士（原ZJE博士后），ZJE2021级硕士李瑞、ZJE 2022届本科生戴超（现帝国理工大学在读）和2022届董佳君（牛津大学博士录取）为共同作者。研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2400400）、国家自然科学基金委面上项目（52072339, 21673206）、国家自然科学基金委青年项目（82002271)等的资助。

 图 基于Gr/Si系统的光控细胞动态粘附/脱附机理

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2022.09.022

课题组介绍

About lab

欧阳宏伟教授课题组长期从事干细胞与骨、软骨、肌腱组织的再生研究，突破了骨软骨组织自愈能力低下的难题，发明了“骨软骨原位修复与再生技术”，建立和实践了组织工程要素的三条临床转化途径，即自体细胞/因子浓集治疗技术、支架材料器械产品和细胞材料复合移植技术。

课题组网页：http://person.zju.edu.cn/en/ouyanghongwei；招聘主观能动性强的博后

程逵教授课题组长期从事具有生物活性的生物材料表界面科学与工程方面的研究，设计构建了一系列在外场调控下具有调控细胞、组织响应特性的材料表面，赋予其时空调控细胞、组织响应的能力，并以此为基础开发了多种生物材料器械。

课题组网页：

https://person.zju.edu.cn/chengkui/

王小召博士毕业于浙江大学材料科学与工程学院，2018年8月加入ZJE从事博士后研究，导师为欧阳宏伟教授。博士后研究方向为人体运动系统组织结构的高清解析及精准再生。

图文｜课题组提供

  编辑｜梁爽

责任编辑｜黄晓涵

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