Extrazelluläre biophysikalische Gradienten haben einen tiefgreifenden Einfluss auf das Zellverhalten und biologische Prozesse während der Entwicklung, Wundheilung und Krankheitsprogression. Steifigkeitsgradienten-Hydrogelen, die entwickelt wurden, um die native extrazelluläre Matrix nachzuahmen, haben sich als leistungsstarke Werkzeuge herauskristallisiert, um zu untersuchen, wie Zellen auf diese variierenden biophysikalischen Reize innerhalb ihrer materiellen Umgebung reagieren, was zum Konzept von Design-Hydrogelen führt, um Zell- und Gewebefunktionen zu steuern. Die Konvergenz von Materialwissenschaften und Mikrofertigungstechnologien bietet aufregende Möglichkeiten, um ein neues mechanobiologisches Verständnis sowie mechanomodulatory Therapien zu identifizieren, indem die physiologische Relevanz von biomaterialbasierten experimentellen Plattformen verbessert wird. Diese Übersicht reflektiert die Motivation, Steifigkeitsgradienten zu untersuchen, beschreibt die wichtigen Überlegungen zur Entwicklung anwendungsspezifischer Steifigkeitsgradienten-Hydrogelen und fasst die verschiedenen Ansätze zusammen, die eingeführt wurden, um die mikroskaligen Materialeigenschaften zu mustern. Die aktuellen und aufkommenden Anwendungen von Plattformen mit Steifigkeitsgradienten werden präsentiert, mit besonderem Fokus auf grundlegende Studien zur Durotaxis, Hochdurchsatzscreening von Zell-Material-Interaktionen, in vitro Krankheitsmodellierung und Geweberegeneration. Die Übersichtsarbeit schließt mit der Diskussion über bestehende Herausforderungen und positive Trends, mit dem Ziel, directions für zukünftige Forschungen im Bereich der mikroengineerten Gradient-Hydrogelen-Technologien bereitzustellen.
Chong et al. (Mon,) haben diese Frage untersucht.