用于细胞命运测定和组织再生的电活性生物材料和系统：设计和应用,Advanced Materials

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用于细胞命运测定和组织再生的电活性生物材料和系统：设计和应用
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2021-06-12 , DOI: 10.1002/adma.202007429
Zhirong Liu _{1,

2} , Xingyi Wan _{1,

2} , Zhong Lin Wang _{1,

2,

3} , Linlin Li _{1,

2}

Affiliation

在自然组织再生过程中，组织微环境和干细胞生态位（包括细胞-细胞相互作用、可溶性因子和细胞外基质 (ECM)）为调节细胞行为和组织功能提供了一系列生化和生物物理线索。模拟组织/细胞微环境的功能性生物材料的设计在组织再生应用中具有巨大的潜力。近年来，电活性生物材料不仅作为细胞粘附和结构支持的支架，而且作为调节细胞/组织行为和功能的调节剂，特别是电激发细胞和组织，引起了越来越多的关注。更重要的是，电刺激可以进一步调节无数的生物过程，从细胞周期、迁移、增殖和分化到神经传导，肌肉收缩、胚胎发生和组织再生。在这篇综述中，介绍了内源性生物电和压电。然后，讨论了用于模拟动态细胞微环境的电活性生物材料的设计原理，以及它们介导的电刺激和应用途径。系统综述了电活性生物材料在调节干细胞命运和组织再生方面的最新进展，主要包括神经再生、骨组织工程和心脏组织工程。最后，强调了模拟天然组织微环境的重要性，并总结了电活性生物材料的开放挑战和未来前景。然后，讨论了用于模拟动态细胞微环境的电活性生物材料的设计原理，以及它们介导的电刺激和应用途径。系统综述了电活性生物材料在调节干细胞命运和组织再生方面的最新进展，主要包括神经再生、骨组织工程和心脏组织工程。最后，强调了模拟天然组织微环境的重要性，并总结了电活性生物材料的开放挑战和未来前景。然后，讨论了用于模拟动态细胞微环境的电活性生物材料的设计原理，以及它们介导的电刺激和应用途径。系统综述了电活性生物材料在调节干细胞命运和组织再生方面的最新进展，主要包括神经再生、骨组织工程和心脏组织工程。最后，强调了模拟天然组织微环境的重要性，并总结了电活性生物材料的开放挑战和未来前景。系统综述了电活性生物材料在调节干细胞命运和组织再生方面的最新进展，主要包括神经再生、骨组织工程和心脏组织工程。最后，强调了模拟天然组织微环境的重要性，并总结了电活性生物材料的开放挑战和未来前景。系统综述了电活性生物材料在调节干细胞命运和组织再生方面的最新进展，主要包括神经再生、骨组织工程和心脏组织工程。最后，强调了模拟天然组织微环境的重要性，并总结了电活性生物材料的开放挑战和未来前景。

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Electroactive Biomaterials and Systems for Cell Fate Determination and Tissue Regeneration: Design and Applications

During natural tissue regeneration, tissue microenvironment and stem cell niche including cellâ€“cell interaction, soluble factors, and extracellular matrix (ECM) provide a train of biochemical and biophysical cues for modulation of cell behaviors and tissue functions. Design of functional biomaterials to mimic the tissue/cell microenvironment have great potentials for tissue regeneration applications. Recently, electroactive biomaterials have drawn increasing attentions not only as scaffolds for cell adhesion and structural support, but also as modulators to regulate cell/tissue behaviors and function, especially for electrically excitable cells and tissues. More importantly, electrostimulation can further modulate a myriad of biological processes, from cell cycle, migration, proliferation and differentiation to neural conduction, muscle contraction, embryogenesis, and tissue regeneration. In this review, endogenous bioelectricity and piezoelectricity are introduced. Then, design rationale of electroactive biomaterials is discussed for imitating dynamic cell microenvironment, as well as their mediated electrostimulation and the applying pathways. Recent advances in electroactive biomaterials are systematically overviewed for modulation of stem cell fate and tissue regeneration, mainly including nerve regeneration, bone tissue engineering, and cardiac tissue engineering. Finally, the significance for simulating the native tissue microenvironment is emphasized and the open challenges and future perspectives of electroactive biomaterials are concluded.

更新日期：2021-08-12

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