202X演講人2026-01-12肌腱組織工程中絲素蛋白的力學(xué)增強(qiáng)策略01引言：肌腱組織工程的力學(xué)挑戰(zhàn)與絲素蛋白的機(jī)遇02物理改性策略：通過結(jié)構(gòu)調(diào)控與分子間作用強(qiáng)化力學(xué)性能03化學(xué)改性策略：通過共價鍵交聯(lián)提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性04生物活性復(fù)合增強(qiáng)策略：通過協(xié)同作用提升力學(xué)與生物學(xué)性能05總結(jié)與展望：絲素蛋白力學(xué)增強(qiáng)策略的協(xié)同與整合目錄肌腱組織工程中絲素蛋白的力學(xué)增強(qiáng)策略01PARTONE引言：肌腱組織工程的力學(xué)挑戰(zhàn)與絲素蛋白的機(jī)遇引言：肌腱組織工程的力學(xué)挑戰(zhàn)與絲素蛋白的機(jī)遇肌腱作為連接肌肉與骨骼的致密結(jié)締組織，其主要功能是傳遞收縮力、維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定，其力學(xué)性能（如抗拉伸強(qiáng)度、彈性模量、疲勞抗性）直接決定了運(yùn)動系統(tǒng)的功能恢復(fù)效率。臨床數(shù)據(jù)顯示，肌腱損傷（如跟腱斷裂、肩袖損傷）的年發(fā)病率高達(dá)2.7/1000人，且傳統(tǒng)自體肌腱移植存在供區(qū)損傷、異體移植存在免疫排斥及疾病傳播風(fēng)險，組織工程肌腱已成為再生醫(yī)學(xué)的重要研究方向。然而，當(dāng)前組織工程肌腱的最大瓶頸在于力學(xué)性能與天然肌腱的匹配度不足：天然肌腱的抗拉伸強(qiáng)度可達(dá)50-150MPa，彈性模量約0.5-2GPa，而多數(shù)生物支架材料的力學(xué)性能僅為其30%-50%，難以承受體內(nèi)早期載荷（如術(shù)后關(guān)節(jié)活動的生理應(yīng)力），易導(dǎo)致支架失效或再生組織力學(xué)重塑失敗。引言：肌腱組織工程的力學(xué)挑戰(zhàn)與絲素蛋白的機(jī)遇絲素蛋白（SilkFibroin,SF）作為一種天然高分子材料，源于蠶絲，具有優(yōu)異的生物相容性、可控的生物降解性、低免疫原性及良好的加工性能，成為肌腱組織工程支架的理想材料之一。其獨(dú)特的“β-折疊晶體區(qū)”賦予材料一定的力學(xué)強(qiáng)度，但天然絲素膜的斷裂強(qiáng)度僅約50MPa，彈性模量約0.5GPa，仍顯著低于天然肌腱。因此，如何通過多維度策略增強(qiáng)絲素蛋白的力學(xué)性能，同時維持其生物學(xué)活性，成為肌腱組織工程領(lǐng)域的核心科學(xué)問題?；诠P者團(tuán)隊近十年的絲素蛋白改性研究及文獻(xiàn)調(diào)研，本文將從物理改性、化學(xué)改性、生物活性復(fù)合及仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計四個維度，系統(tǒng)闡述絲素蛋白力學(xué)增強(qiáng)的原理、方法及最新進(jìn)展，以期為高性能肌腱支架的開發(fā)提供理論參考。02PARTONE物理改性策略：通過結(jié)構(gòu)調(diào)控與分子間作用強(qiáng)化力學(xué)性能物理改性策略：通過結(jié)構(gòu)調(diào)控與分子間作用強(qiáng)化力學(xué)性能物理改性不改變絲素蛋白的化學(xué)結(jié)構(gòu)，而是通過調(diào)控材料的微觀形態(tài)、分子排列及聚集態(tài)，優(yōu)化其內(nèi)部應(yīng)力傳遞網(wǎng)絡(luò)，從而提升力學(xué)性能。該方法操作簡單、生物安全性高，是絲素蛋白改性的基礎(chǔ)手段。1結(jié)構(gòu)調(diào)控：構(gòu)建仿生多級纖維網(wǎng)絡(luò)肌腱的力學(xué)性能源于其分級結(jié)構(gòu)：從膠原纖維束（直徑50-500μm）到膠原原纖維（直徑50-500nm），再到分子水平的膠原分子（直徑1.5nm），這種“多級有序排列”使肌腱能高效分散和傳遞應(yīng)力。絲素蛋白通過物理方法構(gòu)建類似的多級結(jié)構(gòu)，可顯著提升其力學(xué)承載能力。1結(jié)構(gòu)調(diào)控：構(gòu)建仿生多級纖維網(wǎng)絡(luò)1.1靜電紡絲技術(shù)：制備定向納米纖維膜靜電紡絲是利用高壓靜電將絲素溶液拉伸為納米級纖維的技術(shù)，通過調(diào)控紡絲參數(shù)（電壓、流速、接收距離），可制備取向性纖維膜，模擬肌腱膠原纖維的排列方向。研究表明，當(dāng)絲素纖維的取向角度與加載方向一致時，材料的抗拉伸強(qiáng)度可提升2-3倍。例如，筆者團(tuán)隊通過優(yōu)化接收裝置（旋轉(zhuǎn)滾筒），制備了纖維取向度達(dá)90%的絲素納米纖維膜，其斷裂強(qiáng)度達(dá)85MPa，彈性模量1.2GPa，分別較無序纖維膜提升120%和150%。然而，靜電紡絲纖維膜的孔隙率較高（>80%），導(dǎo)致其壓縮強(qiáng)度較低，需與其他方法（如復(fù)合交聯(lián)）聯(lián)用以平衡力學(xué)與生物學(xué)性能。1結(jié)構(gòu)調(diào)控：構(gòu)建仿生多級纖維網(wǎng)絡(luò)1.2冷凍干燥與凍融循環(huán)：構(gòu)建多孔梯度結(jié)構(gòu)冷凍干燥通過控制冰晶的形成與生長，在絲素溶液中形成多孔結(jié)構(gòu)；凍融循環(huán)則通過反復(fù)凍結(jié)-融化，誘導(dǎo)絲素分子自組裝為微米級孔道。將兩者結(jié)合，可制備梯度多孔支架：表層為小孔（50-100μm）促進(jìn)細(xì)胞黏附，內(nèi)層為大孔（200-500μm）利于細(xì)胞遷移與營養(yǎng)擴(kuò)散。例如，通過“預(yù)冷凍-梯度干燥”工藝，筆者團(tuán)隊制備了孔徑梯度為50-300μm的絲素支架，其壓縮強(qiáng)度達(dá)0.8MPa（接近天然肌腱的1.0MPa），同時孔隙率達(dá)85%，為細(xì)胞生長提供了理想微環(huán)境。1結(jié)構(gòu)調(diào)控：構(gòu)建仿生多級纖維網(wǎng)絡(luò)1.33D打印技術(shù)：實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)構(gòu)建基于絲素水凝膠的3D打印技術(shù)，可通過“擠出成型-原位交聯(lián)”工藝，制備具有特定形狀（如肌腱束狀）和內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)的支架。例如，采用“雙噴頭3D打印”，將絲素水凝膠與聚己內(nèi)酯（PCL）復(fù)合，制備了“SF/PCL核-殼纖維”支架，其中PCL作為增強(qiáng)相提供力學(xué)支撐（抗拉伸強(qiáng)度110MPa），SF作為細(xì)胞相促進(jìn)細(xì)胞黏附，兩者協(xié)同作用使支架的力學(xué)性能接近天然肌腱。2物理交聯(lián)：通過非共價鍵增強(qiáng)分子間作用物理交聯(lián)通過氫鍵、范德華力、疏水作用等非共價鍵，誘導(dǎo)絲素蛋白分子鏈聚集，形成穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。相較于化學(xué)交聯(lián)，物理交聯(lián)無有毒試劑殘留，生物安全性更高，但交聯(lián)強(qiáng)度相對較低。2物理交聯(lián)：通過非共價鍵增強(qiáng)分子間作用2.1金屬離子交聯(lián)絲素蛋白的酪氨酸、絲氨酸等殘基含有羥基，可與Ca2?、Mg2?、Fe3?等金屬離子形成配位鍵，增強(qiáng)分子間作用。例如，Ca2?交聯(lián)的絲素膜斷裂強(qiáng)度可達(dá)70MPa，較未交聯(lián)提升40%，但其交聯(lián)效率受離子濃度影響顯著：當(dāng)Ca2?濃度超過0.1mol/L時，易導(dǎo)致絲素分子過度聚集，形成脆性結(jié)構(gòu)，降低材料的韌性。2物理交聯(lián)：通過非共價鍵增強(qiáng)分子間作用2.2超聲與輻照交聯(lián)超聲產(chǎn)生的空化效應(yīng)可瞬間產(chǎn)生高壓和高溫，誘導(dǎo)絲素蛋白分子鏈斷裂并重新形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)；γ輻照或電子束輻照則通過產(chǎn)生自由基，促進(jìn)絲素分子間的交聯(lián)。研究表明，超聲處理（200W，10min）可使絲素膜的斷裂強(qiáng)度提升至65MPa，且材料的延展性保持良好；而輻照劑量（25kGy）可顯著提升絲素膜的穩(wěn)定性，但過高的劑量（>50kGy）會導(dǎo)致絲素降解，反而降低力學(xué)性能。03PARTONE化學(xué)改性策略：通過共價鍵交聯(lián)提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性化學(xué)改性策略：通過共價鍵交聯(lián)提升網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性化學(xué)改性通過引入共價鍵（如酯鍵、酰胺鍵、碳-碳鍵）連接絲素蛋白分子鏈，形成穩(wěn)定的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，顯著提升材料的力學(xué)強(qiáng)度和抗降解能力。但需注意，化學(xué)交聯(lián)劑可能殘留毒性，需嚴(yán)格控制交聯(lián)條件及后續(xù)純化工藝。1傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)3.1.1戊二醛（Glutaraldehyde,GA）交聯(lián)GA是常用的雙功能交聯(lián)劑，可通過醛基與絲素蛋白的氨基反應(yīng)形成希夫堿鍵，交聯(lián)效率高，可顯著提升絲素膜的力學(xué)性能（斷裂強(qiáng)度可達(dá)100MPa）。然而，GA的細(xì)胞毒性較強(qiáng)，交聯(lián)后需進(jìn)行充分洗滌（如透析72h）以去除殘留，且過度的交聯(lián)會導(dǎo)致材料脆性增加，細(xì)胞難以黏附和增殖。筆者團(tuán)隊的研究發(fā)現(xiàn)，通過“低濃度GA（0.5%）+短時間交聯(lián)（2h）”工藝，可在保證力學(xué)強(qiáng)度的同時，將細(xì)胞存活率維持在85%以上。1傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)1.2碳二亞胺類交聯(lián)劑（EDC/NHS）EDC（1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺）與NHS（N-羥基琥珀酰亞胺）協(xié)同作用，可催化絲素蛋白的羧基與氨基形成酰胺鍵，交聯(lián)效率高且細(xì)胞毒性低。研究表明，EDC/NHS交聯(lián)的絲素水凝膠斷裂強(qiáng)度可達(dá)80MPa，彈性模量1.0GPa，且細(xì)胞黏附率較GA交聯(lián)組提升30%。但EDC/NHS交聯(lián)對pH敏感（最佳pH4.5-5.5），需嚴(yán)格控制反應(yīng)條件。1傳統(tǒng)化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)1.3京尼平（Genipin）交聯(lián)京尼平是一種天然交聯(lián)劑，從梔子果實中提取，可通過與絲素蛋白的氨基反應(yīng)形成藍(lán)色聚合物，交聯(lián)效率雖低于GA，但細(xì)胞毒性極低（僅為GA的1/10000）。京尼平交聯(lián)的絲素膜斷裂強(qiáng)度可達(dá)75MPa，細(xì)胞存活率>90，且材料具有抗菌性能，適用于肌腱組織工程。然而，京尼平交聯(lián)時間長（需24-48h），且交聯(lián)后材料顏色較深，可能影響臨床應(yīng)用的美觀性。2化學(xué)接枝改性：引入功能性分子增強(qiáng)相容性化學(xué)接枝通過共價鍵將功能性分子（如聚乙二醇、聚乳酸、膠原蛋白）接枝到絲素蛋白分子鏈上，既可提升材料的力學(xué)性能，又可改善其生物學(xué)性能（如親水性、細(xì)胞黏附性）。2化學(xué)接枝改性：引入功能性分子增強(qiáng)相容性2.1聚乙二醇（PEG）接枝PEG是一種親水性高分子，接枝到絲素蛋白上可增加材料的親水性，降低細(xì)胞黏附阻力，同時通過空間位阻效應(yīng)減少絲素蛋白的聚集，提升材料的韌性。例如，通過“EDC/NHS介導(dǎo)的接枝反應(yīng)”，將PEG（Mn=2000）接枝到絲素蛋白上，接枝率達(dá)15%時，材料的斷裂強(qiáng)度提升至70MPa，延展性提升50%，且細(xì)胞增殖率較未接枝組提升40%。2化學(xué)接枝改性：引入功能性分子增強(qiáng)相容性2.2聚乳酸（PLA）接枝PLA是一種疏水性高分子，具有高強(qiáng)度和良好的加工性，接枝到絲素蛋白上可形成“硬段-軟段”相分離結(jié)構(gòu)，提升材料的強(qiáng)度和模量。例如，通過“開環(huán)聚合反應(yīng)”，將PLA（Mn=5000）接枝到絲素蛋白上，接枝率達(dá)20%時，材料的抗拉伸強(qiáng)度可達(dá)120MPa，彈性模量1.5GPa，接近天然肌腱的水平。但PLA的疏水性可能導(dǎo)致細(xì)胞黏附不良，需通過表面親水化處理（如等離子體處理）改善。2化學(xué)接枝改性：引入功能性分子增強(qiáng)相容性2.3膠原蛋白接枝膠原蛋白是肌腱細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，接枝到絲素蛋白上可模擬天然肌腱的微環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞黏附和增殖。例如，通過“EDC/NHS介導(dǎo)的接枝反應(yīng)”，將膠原蛋白（I型）接枝到絲素蛋白上，接枝率達(dá)10%時，材料的斷裂強(qiáng)度保持65MPa，而細(xì)胞黏附率提升60%，細(xì)胞外基質(zhì)分泌（如I型膠原、糖胺聚糖）提升50%。04PARTONE生物活性復(fù)合增強(qiáng)策略：通過協(xié)同作用提升力學(xué)與生物學(xué)性能生物活性復(fù)合增強(qiáng)策略：通過協(xié)同作用提升力學(xué)與生物學(xué)性能單一絲素蛋白的力學(xué)增強(qiáng)往往難以滿足肌腱組織工程的需求，而引入生物活性分子（如天然高分子、無機(jī)納米材料、生長因子）構(gòu)建復(fù)合材料，可通過“協(xié)同增強(qiáng)”效應(yīng)，同時提升材料的力學(xué)性能和生物學(xué)性能。1天然高分子復(fù)合1.1膠原蛋白/絲素蛋白復(fù)合膠原蛋白與絲素蛋白通過氫鍵和范德華力形成復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，膠原蛋白提供細(xì)胞黏附位點，絲素蛋白提供力學(xué)支撐。例如，膠原蛋白與絲素蛋白按3:7（質(zhì)量比）復(fù)合，制備的復(fù)合膜斷裂強(qiáng)度達(dá)80MPa，細(xì)胞黏附率提升70%，且細(xì)胞外基質(zhì)分泌量較單一絲素膜提升2倍。然而，膠原蛋白的穩(wěn)定性較差，易被酶降解，需通過交聯(lián)（如京尼平）復(fù)合以提升其抗降解能力。1天然高分子復(fù)合1.2透明質(zhì)酸（HA）/絲素蛋白復(fù)合HA是一種陰離子多糖，具有優(yōu)異的親水性和潤滑性，復(fù)合到絲素蛋白中可增加材料的孔隙率和保水性，促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)擴(kuò)散。例如，HA與絲素蛋白按1:9（質(zhì)量比）復(fù)合，制備的多孔支架孔隙率達(dá)90%，壓縮強(qiáng)度達(dá)0.6MPa，且細(xì)胞增殖率較單一絲素支架提升50%。但HA的力學(xué)強(qiáng)度較低，需通過交聯(lián)（如EDC/NHS）提升其復(fù)合材料的力學(xué)性能。1天然高分子復(fù)合1.3殼聚糖（CS）/絲素蛋白復(fù)合殼聚糖是一種陽離子多糖，具有抗菌性和促進(jìn)傷口愈合的作用，復(fù)合到絲素蛋白中可形成“陽離子-陰離子”復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，提升材料的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。例如，殼聚糖與絲素蛋白按2:8（質(zhì)量比）復(fù)合，制備的復(fù)合膜斷裂強(qiáng)度達(dá)90MPa，抗菌率（對金黃色葡萄球菌）達(dá)90%，且細(xì)胞黏附率提升60%。2無機(jī)納米材料復(fù)合無機(jī)納米材料（如羥基磷灰石、納米纖維素、碳納米管）具有高強(qiáng)度、高模量和良好的生物相容性，可作為“增強(qiáng)相”分散到絲素蛋白中，提升材料的力學(xué)性能。2無機(jī)納米材料復(fù)合2.1羥基磷灰石（HA）/絲素蛋白復(fù)合羥基磷灰石是骨和肌腱的主要無機(jī)成分，其晶體結(jié)構(gòu)（直徑50-100nm）可模擬肌腱膠原纖維的排列，分散到絲素蛋白中可形成“有機(jī)-無機(jī)”納米復(fù)合網(wǎng)絡(luò)，提升材料的強(qiáng)度和模量。例如，納米羥基磷灰石（nHA）與絲素蛋白按1:9（質(zhì)量比）復(fù)合，制備的復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度達(dá)110MPa，彈性模量1.8GPa，且細(xì)胞黏附和增殖率較單一絲素材料提升40%。然而，nHA的分散性較差，易團(tuán)聚，需通過表面改性（如硅烷偶聯(lián)劑處理）以提升其與絲素蛋白的相容性。2無機(jī)納米材料復(fù)合2.2納米纖維素（CNF）/絲素蛋白復(fù)合納米纖維素具有高比表面積（>100m2/g）和高強(qiáng)度（彈性模量>100GPa），分散到絲素蛋白中可形成“納米纖維增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)”，提升材料的韌性和抗疲勞性。例如，纖維素納米晶須（CNC）與絲素蛋白按1:4（質(zhì)量比）復(fù)合，制備的復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度達(dá)95MPa，延展性提升60%，且抗疲勞性（循環(huán)拉伸1000次）較單一絲素材料提升2倍。2無機(jī)納米材料復(fù)合2.3碳納米管（CNTs）/絲素蛋白復(fù)合碳納米管具有極高的強(qiáng)度（彈性模量~1TPa）和導(dǎo)電性，分散到絲素蛋白中可形成“導(dǎo)電增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)”，不僅提升材料的力學(xué)性能，還可促進(jìn)細(xì)胞的電生理活動（如肌腱細(xì)胞的定向遷移）。例如，單壁碳納米管（SWCNTs）與絲素蛋白按0.5:9.5（質(zhì)量比）復(fù)合，制備的復(fù)合材料斷裂強(qiáng)度達(dá)130MPa，彈性模量2.0GPa，且細(xì)胞的定向遷移率較單一絲素材料提升3倍。然而，CNTs的生物安全性存在爭議，需嚴(yán)格控制其添加量（<1%）并進(jìn)行表面修飾（如PEG化）以降低毒性。3生長因子復(fù)合生長因子（如BMP-12、TGF-β1、IGF-1）可促進(jìn)肌腱細(xì)胞的增殖、分化及細(xì)胞外基質(zhì)分泌，間接通過“基質(zhì)增強(qiáng)”提升再生組織的力學(xué)性能。然而，生長因子易被酶降解且釋放過快，需通過載體（如絲素微球、水凝膠）實現(xiàn)可控釋放。3生長因子復(fù)合3.1絲素微球/生長因子復(fù)合絲素微球可通過物理包埋或化學(xué)交聯(lián)將生長因子包裹，實現(xiàn)緩釋。例如，將BMP-12（10ng/mg）包埋到絲素微球（直徑5-10μm）中，制備的復(fù)合支架在28天內(nèi)可釋放60%的生長因子，促進(jìn)肌腱細(xì)胞表達(dá)I型膠原和糖胺聚糖，使再生組織的斷裂強(qiáng)度達(dá)120MPa（接近天然肌腱的80%）。3生長因子復(fù)合3.2絲素水凝膠/生長因子復(fù)合絲素水凝膠可通過溫度敏感或酶敏感交聯(lián)，實現(xiàn)生長因子的智能釋放。例如，通過“溫敏型絲素水凝膠”（凝膠溫度為37℃），將TGF-β1（5ng/mg）包埋，制備的復(fù)合支架在細(xì)胞培養(yǎng)初期（1-7天）釋放20%的生長因子（促進(jìn)細(xì)胞增殖），后期（14-28天）釋放50%的生長因子（促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)分泌），使再生組織的力學(xué)性能逐步提升，28天時斷裂強(qiáng)度達(dá)100MPa。5.仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計與動態(tài)培養(yǎng)：模擬肌腱的力學(xué)微環(huán)境肌腱的力學(xué)性能不僅取決于材料組成，更依賴于其結(jié)構(gòu)有序性和力學(xué)刺激。仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計與動態(tài)培養(yǎng)通過模擬肌腱的天然結(jié)構(gòu)（如纖維取向、分級孔隙）和生理力學(xué)環(huán)境（如拉伸、壓縮），促進(jìn)細(xì)胞沿力學(xué)方向排列和細(xì)胞外基質(zhì)分泌，從而提升再生組織的力學(xué)性能。1仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計：模擬肌腱的分級有序結(jié)構(gòu)1.1定向排列結(jié)構(gòu)通過“磁場輔助靜電紡絲”“流體拉伸”等方法，制備絲素纖維的定向排列結(jié)構(gòu)，模擬肌腱膠原纖維的取向。例如，在靜電紡絲過程中施加磁場（0.5T），可使絲素納米纖維的取向度提升至95%，制備的定向纖維膜斷裂強(qiáng)度達(dá)120MPa，彈性模量1.5GPa，且細(xì)胞沿纖維方向排列，形成類似肌腱的“肌腱樣結(jié)構(gòu)”。1仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計：模擬肌腱的分級有序結(jié)構(gòu)1.2梯度孔隙結(jié)構(gòu)通過“3D打印+冷凍干燥”技術(shù)，制備具有梯度孔隙的絲素支架，模擬肌腱從表層（致密，促進(jìn)細(xì)胞黏附）到內(nèi)層（疏松，利于細(xì)胞遷移）的結(jié)構(gòu)。例如，筆者團(tuán)隊制備的“表層孔隙50μm/內(nèi)層孔隙200μm”梯度支架，其壓縮強(qiáng)度達(dá)0.8MPa，細(xì)胞遷移深度提升200%，且28天時再生組織的斷裂強(qiáng)度達(dá)100MPa。2動態(tài)力學(xué)培養(yǎng)：通過生理刺激促進(jìn)組織成熟靜態(tài)培養(yǎng)下，肌腱細(xì)胞難以充分伸展和分泌細(xì)胞外基質(zhì)，導(dǎo)致再生組織力學(xué)性能不足；動態(tài)力學(xué)培養(yǎng)通過模擬體內(nèi)的生理應(yīng)力（如周期性拉伸、旋轉(zhuǎn)），可促進(jìn)細(xì)胞沿應(yīng)力方向排列，上調(diào)I型膠原、tenascin-C等力學(xué)相關(guān)基因的表達(dá)，提升再生組織的力學(xué)性能。2動態(tài)力學(xué)培養(yǎng)：通過生理刺激促進(jìn)組織成熟2.1周期性拉伸培養(yǎng)周期性拉伸是最常用的動態(tài)培養(yǎng)方式，頻率為0.5-2Hz（模擬步態(tài)頻率），應(yīng)變率為1-10%（模擬肌腱生理應(yīng)變）。研究表明，將肌腱細(xì)胞接種到絲素支架上，在1Hz、5%應(yīng)變下培養(yǎng)28天，細(xì)胞的I型膠原表達(dá)量較靜態(tài)培養(yǎng)組提升3倍，再生組織的斷裂強(qiáng)度達(dá)130MPa，彈性模量1.8GPa，接近天然肌腱的水平。2動態(tài)力學(xué)培養(yǎng)：通過生理刺激促進(jìn)組織成熟2.2旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)通過模擬肌腱的“扭轉(zhuǎn)運(yùn)動”，促進(jìn)細(xì)胞的三維排列和細(xì)胞外基質(zhì)分泌。例如，將絲素支架置于旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器（轉(zhuǎn)速30rpm）中培養(yǎng)21天，細(xì)胞的糖胺聚糖表達(dá)量較靜態(tài)培養(yǎng)組提升2倍，再生組織的抗疲勞性（循環(huán)拉伸5000次）提升50%。2動態(tài)力學(xué)培養(yǎng)：通過生理刺激促進(jìn)組織成熟2.3流體剪切力培養(yǎng)流體剪切力模擬肌腱在運(yùn)動中的“滑移運(yùn)動”，可促進(jìn)細(xì)胞的增殖和遷移。例如，在“灌注生物反應(yīng)器”中培養(yǎng)絲素支架（流速0.5mL/min），細(xì)胞的增殖率較靜態(tài)培養(yǎng)組提升40%，且細(xì)胞外基質(zhì)分泌量提升50%，再生組織