细胞嵌入体的主动与被动交联如何调节细胞包含体的效应

将细胞嵌入具有主动特性的生物材料 scaffold 中是一种发展前沿材料的有前景的策略，这些材料能够自主感知、响应并根据环境线索或内部细胞电路而改变 scaffold 的结构。使用能够通过交联和动力驱动力产生而自行改变其属性的动态生物相容性 scaffold 打开了更大的主动性和控制性空间。然而，与工程嵌有细胞的主动 scaffold 相关的设计原则尚不明确。为此，我们设计了一种包含大肠杆菌细胞的动态 scaffold 材料，其由肌动蛋白和微管构成的细胞骨架网络，可通过鲜黄素-鲜黄素或多聚化学动力发生器进行被动或主动交联。通过定量显微镜，我们展示了在不损害网络结构完整性或抑制交联或动力驱动动力学的情况下，将细胞体积分数为 0.4%至 2% 嵌入网络中。我们的发现表明，无论是被动交联还是主动交联都促进了细胞在网络中的同步化，而稀释相互作用在未交联的网络中发挥更重要的作用。此外，我们显示，随着细胞比例的增加，即使仅为 0.4%，也会出现大尺度结构，但这些结构不会影响材料的微尺度结构长度尺度。我们的工作凸显了将此类复合生物材料用于设计由细胞控制的自主材料的潜力，并为将细胞与复杂复合材料有效耦合提供了路线图，目的是将细胞用作现场工厂来编程材料修饰。