低密度电纺纤维网络通过促进机械转导和基质重塑调控成纤维细胞功能

本研究针对传统高密度电纺纤维网络阻碍细胞感知纤维力学特性的问题，通过构建低密度悬浮纤维网络模型，结合力学敏感型成纤维细胞，揭示了纤维机械顺应性通过RhoA-ROCK信号通路激活Piezo1/YAP核转位，进而增强细胞收缩力与ECM重塑能力的机制。该研究为仿生纤维支架设计提供了理论依据，发表于《Biomaterials Advances》。

　　

在组织工程领域，细胞与支架材料的力学互动是调控组织再生的核心科学问题。尽管电纺纤维因其与天然细胞外基质（ECM）相似的微纳米结构被视为理想支架，但传统高密度纤维网络中的纤维缠结现象，却意外地掩盖了这些仿生材料本应具备的力学优势——细胞难以感知和响应单根纤维的机械顺应性。这种"力学信号屏蔽效应"严重限制了电纺纤维在模拟ECM动态重塑过程中的应用价值。

针对这一瓶颈，东华大学的研究团队在《Biomaterials Advances》发表创新性研究。他们巧妙设计了悬浮式低密度聚己内酯（PCL）电纺纤维网络（L-G组），通过与高密度对照组（D-G组）和平面对照组的系统比较，首次阐明纤维网络的低密度特性可通过激活RhoA-ROCK-Piezo1-YAP力学信号轴，显著增强成纤维细胞的基质重塑能力。

关键技术包括：1）优化电纺参数制备悬浮纤维网络；2）原子力显微镜（AFM）定量表征纤维力学性能；3）免疫荧光追踪YAP核质转位；4）特异性抑制剂（如Y27632）阻断ROCK通路验证机制。

主要研究结果
Preparation of suspended electrospun fibrous substrates
通过控制PCL纤维沉积时间（5min vs 30min）成功构建纤维直径相似（约500nm）但密度差异显著的L-G与D-G组，悬浮培养设计消除基底干扰。

Characterization of the low-density fibrous network
AFM显示L-G组单根纤维弯曲模量（0.98MPa）显著低于D-G网络整体刚度（35MPa），证实低密度网络具有更佳力学可变形性。

Discussion
低密度网络促进成纤维细胞形成应力纤维和vinculin阳性黏着斑（FAs），激活RhoA-ROCK通路使细胞收缩力提升2.3倍，同时Piezo1通道开放触发YAP核转位，最终导致胶原蛋白I/纤维连接蛋白合成量增加80%。ROCK抑制剂处理可完全逆转上述效应。

Conclusions
该研究突破性地揭示电纺纤维的密度调控是影响细胞力学感知的关键参数：低密度网络通过物理性解除纤维间缠结，使细胞能够精确感知单根纤维的机械顺应性，进而通过RhoA-ROCK-Piezo1-YAP级联反应将力学信号转化为促重塑生物学响应。这一发现不仅为理解ECM动态重塑提供新视角，更指导未来仿生支架设计应兼顾"结构仿生"与"力学仿生"的双重原则。

重要意义
研究建立的"纤维密度-力学信号传导-细胞重塑功能"调控模型，为创伤修复、纤维化疾病治疗等提供了新策略。Proya化妆品公司的资助暗示该成果在皮肤抗衰老领域具有转化潜力。国家自然科学基金的资助体现其基础研究价值。