超声可重构支架实现对血管网络形成过程中生化与生物物理线索的动态调控

血管化对大多数组织工程构建体至关重要，其实现依赖于内皮细胞与具有时空呈递特性的生化和生物物理线索之间的相互作用。然而，大多数水凝胶在制备时即确定了这些线索，因此无法通过后续调控来主动驱动血管形成。 我们开发了声响应支架（ARS），利用聚焦超声在纤维蛋白水凝胶内触发生长因子释放和局部基质重塑。ARS通过掺入相变乳液形成，该乳液中含有碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）以及全氟己烷（C6）或全氟辛烷（C8）。超声作用后，C6-ARS中产生稳定气泡，导致局部基质致密化并提高宏观尺度刚度。相比之下，在C8-ARS中，超声诱导形成大孔，而不影响其黏弹性性质。超声增强了两类ARS中bFGF的释放，从而促进了在共包封内皮细胞和成纤维细胞的ARS中体外和体内的血管生成性组装。我们的数据还表明，在不释放bFGF的情况下，超声驱动的基质重塑也可增加内皮萌芽。在C6-ARS中，观察到邻近气泡的两种细胞类型中F-肌动蛋白水平升高，同时YAP强度增加以及细胞核不对称性增强。 综上，这些结果确立了ARS作为一种可重构水凝胶平台，能够将按需释放的生化线索与可编程的基质重构相耦合，从而引导三维微血管组装。

血管生成对大多数组织工程构建体至关重要，其依赖于内皮细胞与以时空方式呈递的生化和生物物理线索之间的相互作用。然而，大多数水凝胶在制备时便已确定这些线索，因此无法通过后续调控来主动驱动血管形成。

我们开发了声响应支架（acoustically responsive scaffolds，ARSs），利用聚焦超声在纤维蛋白水凝胶内触发生长因子释放和局部基质重塑。ARSs通过掺入相变乳液构建，该乳液含有碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）以及全氟己烷（C6）或全氟辛烷（C8）。经超声照射后，C6-ARSs中产生了稳定气泡，导致局部基质致密化并提高了宏观尺度刚度。相比之下，在C8-ARSs中，超声产生了大孔，而不影响其黏弹性性质。超声增加了两类ARS中的bFGF释放，从而增强了在共包埋内皮细胞和成纤维细胞的ARSs中体外和体内的血管发生性组装。我们的数据还表明，在不释放bFGF的情况下，超声驱动的基质重塑也可增加内皮芽生。在C6-ARSs中，在邻近气泡的两种细胞类型中均观察到F-肌动蛋白水平升高，同时YAP强度增加且细胞核不对称性增强。

综上，这些结果表明，ARSs是一类可重构水凝胶，能够将按需释放的生化线索与可编程的基质重构相结合，从而引导三维微血管组装。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.14.744961v1?rss=1

🏷️ 组织工程 血管化 声响应支架 水凝胶重构 生长因子释放 内皮细胞