诱导干细胞向肌腱细胞定向分化是组织工程方法实现对缺损肌腱组织再生性修复的一个关键。目前常用的诱导方法主要包括添加外源生长因子、使用肌腱脱细胞外基质、施加外源性力学刺激或将干细胞与成体腱细胞共培养等，虽然均具有一定的成腱分化效果，但从分化效率、分化特异性、操作灵活性、价格成本等方面看，这些单一分化策略都有着各自的局限性。肌腱是在肌肉和骨骼之间传递应力的重要结缔组织，主要是由平行排列的胶原纤维束和以狭长形态嵌入其中的肌腱细胞组成。电纺取向纤维可从结构上完美地仿生天然肌腱的这种超结构形式，鉴于肌腱组织的力学活性（mechanoactivity）特点，基于电纺取向纤维发展可自主施加力学刺激的力学活性仿生纤维，将为高效诱导干细胞向肌腱细胞分化提供新的思路。

  近期，东华大学化学化工与生物工程学院张彦中教授团队发展了一种新策略，首先对聚L-丙交酯-己内酯（PLCL）电纺取向纤维进行拉伸-固定或循环回复后再拉伸-固定的塑形处理，以赋予纤维形状记忆功能和不同程度的力学活性，然后利用形状记忆纤维受限回复时产生的应力刚化（stress-stiffening）效应来对人脂肪源干细胞（ADSCs）提供原位的、动态的力学刺激（图1），从而提供了一种基于取向电纺纤维的拓扑结构与自身力学刺激的双重信号诱导作用，显著增强了对ADSCs成肌腱分化的诱导效率。

图1. 力学活性纤维制备原理与成腱分化实验设计流程图：（ⅰ）采用稳定射流电纺丝方法制备取向纤维S0，然后利用多次“拉伸-回复”后再拉伸和固定的方法获得拓扑结构相似、静态刚度与形状回复力不同的力学活性纤维S1、S4及S8；（ⅰⅰ）采用“动态”变温条件培养ADSCs，触发形状记忆效应（SME）、提供原位力学刺激及探究细胞响应行为。

  研究结果表明，对电纺取向纤维的形状记忆塑形处理影响其拓扑形貌、分子取向度和结晶度变化、静态刚度及产生的形状回复应力大小，具有明显的应力刚化效应（图2）；受热触发形状回复的力学活性纤维不影响细胞的活力和增殖特性，具有较好的细胞相容性，但使细胞的极化特征显著增强（图3）；对与成腱分化相关的代表性蛋白和基因标志物分析表明，力学活性纤维显著促进ADSCs向肌腱细胞分化，尤其是具有最大回复应力的S1（+）组（图4）；力学活性纤维增强ADSCs的成腱分化与Rho/ROCK信号转导通路的激活有关（图5）。

  该研究发展的这种可自主施加力学刺激的力学活性纤维为研究干细胞的成腱分化提供了一种新的力学加载范式，也证明了该研究采用的“拓扑信号+力学信号”组合式信号诱导策略的有效性。这将为未来设计更先进的力学活性组织工程支架提供借鉴，促进原位力学信号诱导干细胞分化策略向临床应用的实际转化，提高对受损肌骼系统的再生修复功效。

  以上研究工作以“Engineering a Mechanoactive Fibrous Substrate with Enhanced Efficiency in Regulating Stem Cell Tenodifferentiation”为题最近在线发表在ACS Applied Materials & Interfaces上。东华大学博士生郭煦然、王先流分别为论文的第一作者和共同第一作者，张彦中教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目和上海市科学技术委员会重点基础研究项目的经费支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c04294