【科研摘要】源自天然生物聚合物的水凝膠生物材料（例如纖維蛋白，膠原蛋白，脫細胞的細胞外基質）通常用于三維（3D）細胞培養和組織工程中。與基于合成聚合物的材料相比，天然材料可增強細胞相容性，基質重塑和生物整合。盡管具有這些優點，但基于天然蛋白質的凝膠在可調性方面落后于合成替代品。還沒有建立一種以用戶定義的，異質的方式選擇性地調節這些網絡的生化特性的方法，這些方法可以驅動封裝的細胞功能。最近，華盛頓大學Cole A. DeForest教授團隊報告了一種普遍化的策略，利用光介導的肟連接共價修飾具有生物活性蛋白（包括生長因子）的天然水凝膠。這種生物正交光官能化很容易適用于基于掩模的掩模和激光掃描光刻圖案，從而可以對幾乎任何基于天然蛋白質的生物材料中的蛋白質固定化進行全面的4維（4D）控制。這種多功能性為響應各向異性的環境信號，提供了探索和指導使用純合成方法無法接近的晚期細胞命運的令人興奮的機會。相關論文以題為Photopatterned biomolecule immobilization to guide three-dimensional cell fate in natural protein-based hydrogels發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》上。【主圖】圖1通過光介導的肟連接進行水凝膠修飾和光圖案化。圖2（A）基于掩模的天然水凝膠平版打印圖案。（B）固定的mCherry熒光亮度隨光處理（λ=365 nm，10 mW cm-2，10分鐘）后NPPOC-HNO-OSu標記濃度的變化。（C）固定在膠原蛋白I和纖維蛋白凝膠中的mCherry熒光亮度與紫外線照射時間的關系。（D）以任意2D模式將mCherry（紅色）基于掩模的光刻圖案轉換成膠原I和纖維蛋白凝膠。（比例尺：50 μm。）圖3膠原蛋白I和纖維蛋白凝膠中mCherry-CHO的基于多光子的平版打印圖案。圖4膠原蛋白I凝膠上的圖案化細胞行為。圖5纖維蛋白凝膠內的圖案化的Notch激活。【小結】研究人員介紹了一種強大而通用的合成工作流程，可專門固定生物活性蛋白位點并在天然水凝膠生物材料中進行時空控制。依靠與生物正交且與常見的光刻圖案技術兼容的光介導的肟連接，可以用微米級分辨率以劑量依賴的方式并在存在活細胞的情況下控制凝膠功能化。在已經證明了3D細胞和類器官培養的現代主力的生物材料平臺中實現4D生化可調諧性，預計這些方法將在探測和指導生物學功能以及工程化異質功能組織中找到巨大的用途。參考文獻：doi.org/10.1073/pnas.2014194118版權聲明：「高分子材料科學」是由專業博士（后）創辦的公眾號，旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。如有侵權或引文不當請聯系作者修正。商業轉載或投稿請后臺聯系編輯。感謝各位關注！
