Cell‐Traction‐Triggered On‐Demand Electrical Stimulation for Neuron‐Like Differentiation

材料科学 牵引(地质) 神经元 刺激 纳米技术 按需 神经科学 业务 机械工程 工程类 生物 商业
作者
Zhirong Liu,Mingjun Cai,Xiaodi Zhang,Xin Yu,Shu Wang,Xingyi Wan,Zhong Lin Wang,Linlin Li
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (51) 被引量:69
标识
DOI:10.1002/adma.202106317
摘要

Abstract Electromechanical interaction of cells and extracellular matrix are ubiquitous in biological systems. Understanding the fundamentals of this interaction and feedback is critical to design next‐generation electroactive tissue engineering scaffold. Herein, based on elaborately modulating the dynamic mechanical forces in cell microenvironment, the design of a smart piezoelectric scaffold with suitable stiffness analogous to that of collagen for on‐demand electrical stimulation is reported. Specifically, it generated a piezoelectric potential, namely a piezopotential, to stimulate stem cell differentiation with cell traction as a loop feedback signal, thereby avoiding the unfavorable effect of early electrical stimulation on cell spreading and adhesion. This is the first time to adapt to the dynamic microenvironment of cells and meet the electrical stimulation of cells in different states by a constant scaffold, diminishing the cumbersomeness of inducing material transformation or trigging by an external stimulus. This in situ on‐demand electrical stimulation based on cell‐traction‐mediated piezopotential paves the way for smart scaffolds design and future bioelectronic therapies.
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