细胞外基质硬度高是恶性肿瘤临床预后不良的显著特征。为了阐明基质刚度增加与肿瘤进展之间的机制联系，已经开发了各种刚度动态变化的水凝胶支架。然而，这些方法在高温、强照射和酸性/碱性pH下不具有生物相容性，往往缺乏可逆性(只能变硬而不能软化)，并且不允许对同一细胞群进行纵向研究。基于此，新加坡国立大学Andy Tay课题组开发了一种动态三维磁水凝胶，其基质刚度可以通过外部磁铁以不同的变化率无线和可逆地多次加强和软化。同时，作者还研究了动态基质刚度变化对3D癌症球体的影响。

本文要点：

（1）首次合成了由磁性微粒(MMPs)组成的磁性水凝胶(GHAM)，包裹在生物相容性明胶/透明质酸水凝胶中，并具有静态磁场，通过磁吸引凝胶变形(即应变硬化/软化)提供500到2700 Pa的机械刚度，分别模拟健康和恶性乳腺组织。利用磁调制和材料的力学弹性特性，可以通过操纵磁强度可逆地改变GHAM水凝胶的基体刚度，并且这种加硬/软化过程可以重复多次而不影响材料的性能。

（2）作者发现基体硬化产生了低氧微环境，促进了球状体的生长和上皮细胞向间质细胞转变(EMT)。有趣的是，软化GHAM水凝胶(即机械救援)逆转了癌症侵袭行为和细胞-细胞连接。同时，基质硬化降低了阿霉素的抗癌作用，而基质软化过程可以逆转化疗耐药并增强药物疗效。

（3）总体来说，本文展示了3D磁水凝胶技术的潜力，它可以提供动态和可逆的基质刚度变化，以研究关键的肿瘤活性，如EMT/MET和耐药性的发展/逆转，更是突出了该平台在预测早期肿瘤发生和药物筛选等方面的应用前景。

参考文献：

Yufeng Shou, Xin Yong Teo, Xianlei Li, Le Zhicheng, Ling Liu, Xinhong Sun, Win Jonhson, Jun Ding, Chwee Teck Lim, and Andy Tay. Dynamic Magneto-Softening of 3D Hydrogel Reverses Malignant Transformation of Cancer Cells and Enhances Drug Efficacy. ACS Nano 2023

DOI:10.1021/acsnano.2c11278

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11278