摘要：

本研究围绕骨骼再生需求构建微孔微凝胶组装体系，通过调控材料刚度实现前体细胞的有效招募，同时促进细胞的骨生成分化进程，为骨再生支架的设计提供了全新的研究思路，明确了微凝胶微结构与力学性能对骨相关细胞行为的调控作用。

骨骼再生生物材料需兼具结构支撑、生物信号传导及骨祖细胞招募的核心功能；现有合成生物材料的网格结构需通过蛋白水解重塑实现细胞渗透，这一特性极大限制了骨再生的推进过程，骨再生支架的结构与性能亟待优化。

主要内容

以转谷氨酰胺酶交联聚乙二醇为基材制备微孔微凝胶组装体，通过约束方式调控材料刚度，探究该生物材料对骨髓间质细胞的招募、细胞行为调控及骨生成分化的影响，解析微凝胶结构与力学特性在骨再生过程中的作用机制。

研究设计

采用约束转谷氨酰胺酶交联方式制备不同刚度的TG-PEG微孔微凝胶；以人类骨髓间质细胞为实验载体，分析材料刚度对细胞扩散、信号激活及细胞招募的作用；对比微孔微凝胶与大块水凝胶中细胞的骨生成分化差异；体外验证微凝胶对骨缺陷区域细胞的招募效果。

结果

不同刚度的微孔微凝胶可适配骨髓间质细胞的生长需求，材料刚度的提升可优化细胞扩散状态、激活相关细胞信号，同时强化细胞招募效应；在骨诱导因子刺激下，微凝胶上细胞的骨生成分化水平显著优于大块水凝胶体系；微孔微凝胶可通过刚度调控实现骨缺陷部位的细胞招募。

思路延伸

可基于微孔微凝胶的可调刚度与微尺度孔隙特征，进一步开展骨再生支架多性能协同优化研究；深入挖掘材料微结构与力学性能对骨谱系细胞分化的调控机制，拓展微凝胶组装材料在骨组织再生研究中的应用范畴。

1. 期刊：Advanced Functional Materials

2. 发表时间：2025-12-22

3. DOI：10.1002/adfm.202512924

4. 作者：Silvia Pravato、Haishuo Guan、Bianca M. Carrara、Mira Jacobs、Matteo Monticelli、Lukas Moser、Thomas Moragues、Andrew J. deMello、Tomaso Zambelli、Martin Ehrbar