仿生刚度梯度水凝胶

细胞尺度硬度锐变

一种能在细胞尺度重现肌腱-骨界面年轻态硬度梯度的可注射水凝胶，推动原位软骨再生并改善老年损伤修复。

Bai, Lang · Tian, Jin · 徐峰 · 黄国友 · 尹战海

Biomaterials 2026

参数信息

刚度梯度

~1 kPa μm⁻¹

刚度范围

2-119 kPa

技术优势

梯度锐利到单细胞

水凝胶能够在单细胞尺度（微米级）产生约1 kPa μm⁻¹的陡峭刚度梯度，精确模拟年轻附着点的力学特征。

激活内源软骨分化

该梯度通过整合素β1/FAK和TRPV4信号汇聚于PI3K/AKT通路，上调SOX9驱动驻留干细胞向软骨细胞分化，无需外源因子。

老年损伤修复提升

在老年大鼠附着点损伤模型中恢复年轻态梯度，显著改善软骨形成反应及组织学、影像学和功能愈合，为退行性附着点病变提供新策略。

应用场景

• 肌腱-骨界面修复：重建年轻态细胞尺度梯度，驱动内源修复附着点损伤。
• 软骨组织工程：诱导驻留干细胞向软骨分化，无需外源生长因子。
• 力学调控干细胞分化：通过整合素/TRPV4通路将细胞尺度力学信号转化为分化指令。
• 水凝胶细胞载体：可负载干细胞共递送，原位固化形成梯度并支持存活。