An Optogenetic Platform to Dynamically Control the Stiffness of Collagen Hydrogels.
An Optogenetic Platform to Dynamically Control the Stiffness of Collagen Hydrogels.
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DOI：
10.1021/acsbiomaterials.0c01488
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发表时间：
2021-02-08
影响因子：
5.8
通讯作者：
Wilson MZ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hopkins E;Valois E;Stull A;Le K;Pitenis AA;Wilson MZ
细胞外基质（ECM）由生物大分子网络组成，其组成、结构和宏观性质，如力学，指导细胞在发育和疾病进展过程中的命运决定。目前在机械转导研究中实施的方法要么无法捕获实时机械动力学，要么使用的合成聚合物缺乏其天然对立物的纤维性质。在这里，我们提出了一种光遗传学启发的工具来构建光响应的ECM模拟水凝胶，这些水凝胶完全由天然ECM蛋白组成。光遗传学工具提供秒时间分辨率和亚微米空间分辨率，使研究人员能够以前所未有的精度探测细胞信号动力学。在这里，我们展示了我们使用SNAP-tag及其硫醇靶向底物苯鸟嘌呤-马来酰亚胺的方法，将蓝光反应蛋白共价附着在胶原水凝胶上。所得到的材料（optol）除了包含胶原蛋白的天然生物活性外，在蓝光下会变硬，在黑暗中会变软。光凝胶可以直接用于解剖细胞对急性机械输入的反应，也可以应用于下一代生物界面假肢。
The extracellular matrix (ECM) is comprised of a meshwork of biomacromolecules whose composition, architecture, and macroscopic properties, such as mechanics, instruct cell fate decisions during development and disease progression. Current methods implemented in mechanotransduction studies either fail to capture real-time mechanical dynamics or utilize synthetic polymers that lack the fibrillar nature of their natural counterparts. Here we present an optogenetic-inspired tool to construct light-responsive ECM mimetic hydrogels comprised exclusively of natural ECM proteins. Optogenetic tools offer seconds temporal resolution and submicron spatial resolution, permitting researchers to probe cell signaling dynamics with unprecedented precision. Here we demonstrated our approach of using SNAP-tag and its thiol-targeted substrate, benzylguanine-maleimide, to covalently attach blue-light responsive proteins to collagen hydrogels. The resulting material (OptoGel) –in addition to encompassing the native biological activity of collagen– stiffens upon exposure to blue light and softens in the dark. Optogels have immediate use in dissecting the cellular response to acute mechanical inputs and may also have applications in next-generation bio-interfacing prosthetics.
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DOI：
10.1073/pnas.1919394117
发表时间：
2020-05-26
影响因子：
11.1
作者：
Seo, Bo Ri;Chen, Xingyu;Fischbach, Claudia
通讯作者：
Fischbach, Claudia
影响因子：
2.9
作者：
Iuliano JN;Gil AA;Laptenok SP;Hall CR;Tolentino Collado J;Lukacs A;Hag Ahmed SA;Abyad J;Daryaee T;Greetham GM;Sazanovich IV;Illarionov B;Bacher A;Fischer M;Towrie M;French JB;Meech SR;Tonge PJ
通讯作者：
Tonge PJ
影响因子：
9.7
作者：
Davidenko N;Schuster CF;Bax DV;Raynal N;Farndale RW;Best SM;Cameron RE
通讯作者：
Cameron RE
细胞介导的纤维募集驱动工程原纤维微环境中的细胞外基质机械感应。
影响因子：
41.2
作者：
Baker BM;Trappmann B;Wang WY;Sakar MS;Kim IL;Shenoy VB;Burdick JA;Chen CS
通讯作者：
Chen CS
DOI：
10.1126/science.1176009
发表时间：
2009-11-27
期刊：
Science (New York, N.Y.)
影响因子：
--
作者：
Hynes RO
通讯作者：
Hynes RO