材料表面形貌特征已被证明对植入装置的组织再生和表面处理至关重要。许多生物材料的研究涉及到细胞对表面粗糙度的反应。然而，由于表面形貌特征和基底弹性特征之间的相互作用尚不明确，加之缺乏机理的研究，一些结论甚至相互矛盾。于此，四川大学魏强研究员和柏林自由大学Yu Leixiao等人通过具有精确的表面形态的软光刻技术，开发了大规模表面粗糙度梯度水凝胶，即该水凝胶的表面粗糙度从纳米级到微米级并具有可控制的刚度。在此基础上，研究人员系统地研究了人骨髓间充质干细胞（MSCs）对不同粗糙度（Rq为200nm～1.2μm）和不同基质硬度的机械敏感性反应。实验表明，MSCs通过重组表面层次结构，以一种与刚度相关的方式响应表面粗糙度。令人惊讶的是，在表面粗糙度很高的极软水凝胶（3.8kpa）上，细胞的机械反应和成骨性明显增强，这与光滑坚硬基底上的效果相当甚至更好。这些发现扩展了对细胞和生物材料之间相互作用的理解，强调了一种通过协同物理线索调节干细胞命运的有效无创方法。

Yong Hou, Leixiao Yu, Wenyan Xie, Luis Cuellar Camacho, Man Zhang, Zhiqin Chu, Qiang Wei, and Rainer Haag. Surface Roughness and Substrate Stiffness Synergize To Drive Cellular Mechanoresponse. Nano Letters 2019.

DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b04761

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b04761