边黎明,长聘教授

生物医学科学与工程学院

华南理工大学

边黎明教授, 教育部长江学者特聘教授(2019年度), 现任华南理工大学生物医学科学与工程学院副院长。边教授于2009年在美国哥伦比亚大学获博士学位，2009至2012年在宾夕法尼亚大学进行博士后研究，2012至2021年任教于香港中文大学。边教授研究的主要方向是生物支架材料及纳米生物材料的设计及其在干细胞组织工程方面的应用。具体的研究方向有仿生生物材料的设计开发，细胞微环境信息对干细胞行为的影响，多功能水凝胶的设计，纳米结构用于生物配体微观呈递，干细胞组织工程等。边教授的科研成果发表在Science Translational Medicine, Chemical Reviews, Nature Communications, Science Advances, JACS, Angew Chemie, Advanced Materials 等学术期刊杂志。

Topic title: 超动态结构水凝胶调控三维培养干细胞力学感知促进组织再生

Abstract:

高分子生物材料在分子水平上的动态特性对细胞行为具有重要影响。为了研究 三维动态生物材料基质对细胞行为的影响，我们开发了一系列基于可逆交联的动态水凝胶，具有独特的性能，如弹性机械性能、快速松弛、自愈、生物粘附性、可注射性等。这些水凝胶为研究三维微环境信号对细胞行为的调控作用及机制提供了重要工具。我们证明在自主装交联结构平衡结合常数相似的情况下，解离速率常数较大的动态交联的水凝胶能够实现较快的细胞力诱导的网络重组，从而使得封装干细胞的实现快速星状铺展、组装、机械传感和分化。此外，超快速星状铺展和3D干细胞机械传感也需要细胞粘附配体通过静态化学偶联方式与水凝胶动态网络精确结合。这项工作证明了超分子水凝胶中物理交联的动力学常数是决定细胞-水凝胶相互作用和3D细胞行为的控制因素之一。我们的实验结果表明，水凝胶中具有大解离动力学常数的主客体交联，通过细胞力介导的网络重组促进有效的细胞铺展和机械力传导。此外，细胞粘附多肽序列与通过高动态的交联的水凝胶网络的稳定的化学结合对于3D水凝胶中干细胞的机械感应依赖性分化至关重要。综上所示，新型超动态水凝胶在再生医学领域是一种颇具潜力的支架材料，为研究细胞对其3D微环境中的动态生物物理信号的响应提供可调节的平台。