近期，湖南大学施李杨教授课题组在期刊Biomaterials Translational上发表研究性文章：Tunable viscoelastic collagen/polyethylene glycol composite hydrogels modulate neural and tumor cell behavior in 3D microenvironments。
该研究通过I型胶原与功能化PEG交联构建刚度恒定、粘弹性可独立调控的三维仿生水凝胶，实现微环境力学参数解耦调控，并系统揭示基质粘弹性对神经分化与肿瘤侵袭行为的差异化调控机制。该成果为解析细胞–基质力学互作提供了新证据，并为神经再生材料与肿瘤模型水凝胶的精准设计奠定了理论与技术基础。
研究内容简介
三维细胞培养体系可更真实模拟细胞外基质（ECM）的复杂生理微环境，是研究细胞行为调控的重要模型。其中，基质粘弹性作为关键生物物理信号，直接影响细胞增殖、分化与侵袭等过程。然而，现有体系普遍存在结构复杂、构建繁琐及力学参数耦合难以独立调控等问题，限制了其应用推广。
本研究通过I型胶原与功能化聚乙二醇（PEG）衍生物交联，构建了刚度恒定、粘弹性可独立调控的简化三维仿生水凝胶，实现微环境力学特性的解耦调控。该平台系统评估了基质粘弹性对PC12细胞、神经干细胞（NSCs）及前列腺癌DU145细胞行为的影响。结果显示，具有快速应力松弛特性的动态水凝胶显著促进神经细胞伸长与NSCs分化，并在体内外模型中增强肿瘤细胞侵袭及致瘤能力。
研究表明，粘弹性是调控细胞命运与功能表型的关键力学因素。该水凝胶平台结构简洁、参数可编程且生物相容性良好，可作为神经再生研究、肿瘤模型构建及力学生物学研究的通用工具，为再生医学与疾病模型水凝胶的精准设计提供了理论依据与技术支撑。
图1：粘弹性可调水凝胶的交联机制及三维细胞培养示意图
原文信息
Hexu Zhang, Ziyan Chen, Runxiang Yao, Yuyun Liang, Chaoyong He, Jing Yang, Houzhi Kang, Liyang Shi. Tunable viscoelastic collagen/polyethylene glycol composite hydrogels modulate neural and tumor cell behavior in 3D microenvironments. Biomaterials Translational 2025, 6(4), 437–449.
链接：https://www.biomat-trans.com/journal/BMT/6/4/10.12336/bmt.25.00096
