通过纳米沟槽引导排列实现细胞机械剂量递送标准化

内容形式：摘要译文

新型机械医学技术的发展在很大程度上取决于能否向细胞施加明确且可控的力学剂量。不同于化学信号，机械信号具有矢量性而非标量性，因此其精确递送本质上更为复杂。当外部机械刺激施加于接种在平面基底上的细胞时，每个细胞所承受的力学剂量会因其取向和构象而异，从而使一致且有效的力学调控难以实现。在此，我们提出了一种基底引导的机械刺激策略，通过控制细胞取向，在细胞群体水平实现力学剂量递送的标准化。利用集成于单轴拉伸平台中的纳米沟槽聚二甲基硅氧烷（PDMS）基底，我们诱导NIH3T3成纤维细胞及其力敏感亚细胞结构沿施加应变的方向一致排列。将培养于平面或纳米沟槽基底上的细胞置于8%和29%的持续单轴应变下，并通过活细胞荧光成像实时定量分析其响应。纳米沟槽诱导的排列使基底应变能够均匀传递至黏着斑和细胞骨架，从而在整个细胞群体中产生一致且可量化的细胞核变形。相比之下，平面基底上的细胞表现出依赖取向的变形模式，这些模式在群体水平上相互抵消，导致响应呈现异质性并有所减弱。尽管细胞对持续应变的适应主要受应变幅值支配，基底引导的排列仍显著降低了细胞间对力学信号感知的差异。总体而言，本研究确立了细胞排列作为实现力学剂量递送标准化的关键参数，并

提高力学生物学实验的可重复性以及机械活性生物材料的设计。

关键词：细胞力学 · 纳米沟槽 · 细胞排列 · 单轴拉伸 · 机械信号传导

原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.25.747069v1?rss=1