Manipulation der Schicksale von Stammzellen: Die masterhafte und facettenreiche Rolle biophysikalischer Hinweise von Biomaterialien

Zusammenfassung Aufgrund ihrer Selbstvermehrungs- und Differenzierungsfähigkeit sind Stammzellen förderlich für die Reparatur verletzter Gewebe, was sie zu einer vielversprechenden Quelle von Samenstrukturen für die Gewebeengineering macht. Die extrazelluläre Mikroumgebung (ECM) steht unter dynamischer mechanischer Kontrolle, die eng mit dem Verhalten von Stammzellen verbunden ist. Bei der Gestaltung und Herstellung von Biomaterialien für die regenerative Medizin sollten die physikochemischen Eigenschaften der natürlichen ECM eng nachgeahmt werden, was die Wahl der Stammzelllinie und das Gewebeengineering verstärken kann. Durch die Reproduktion der biophysikalischen Stimulationen, denen Stammzellen in vivo ausgesetzt sein könnten, haben viele Studien die Schlüsselrolle der biophysikalischen Hinweise bei der Regulierung des Zellschicksals hervorgehoben. Die Optimierung biophysikalischer Faktoren führt zu wünschenswerten Funktionen von Stammzellen, die die Wirksamkeit regenerativer Behandlungen maximieren können. In diesem Überblick werden die wichtigsten biophysikalischen Hinweise von Biomaterialien zusammengefasst, einschließlich Steifigkeit, Topographie, mechanische Kraft und externe physikalische Felder, und ihr individueller und synergistischer Einfluss auf das Verhalten von Stammzellen wird diskutiert. Anschließend wird der aktuelle Fortschritt in der Geweberegeneration unter Verwendung von Biomaterialien vorgestellt, der die Gestaltung und Herstellung funktionaler Biomaterialien lenkt. Die Mechanismen, über die biophysikalische Hinweise zelluläre Antworten aktivieren, werden ebenfalls analysiert. Schließlich werden die Herausforderungen in der Grundlagenforschung sowie für die klinische Übersetzung in diesem Bereich diskutiert.