陈学思院士/丁建勋研究员Biomaterials：内源性碱性磷酸酶梯度驱动的刚度自适应水凝胶调控干细胞命运用于骨软骨修复

本文针对骨软骨修复中现有支架机械静态、空间均匀，无法模拟天然界面梯度特性的问题，研究了一种内源性碱性磷酸酶（ALP）梯度响应的刚度自适应水凝胶。研究团队将磷酸化肽接枝到甲基丙烯酰化明胶上，利用骨软骨组织中从软骨到软骨下骨的天然ALP活性梯度，触发肽段去磷酸化和β-折叠自组装，形成深度依赖性刚度梯度（模量从76.11 kPa增至240.75 kPa）。该水凝胶通过FAK、ROCK和Hippo-YAP信号通路调控干细胞命运，较软区域促进成软骨分化，较硬区域促进成骨分化。在兔骨软骨缺损模型中，该水凝胶实现了整合的骨软骨再生，包括近乎连续的软骨覆盖、改善的软骨下骨恢复和优异的局部力学恢复。结论表明，该策略成功将内源性酶梯度转化为原位机械重塑，为骨软骨及其他软-硬组织界面修复提供了通用设计框架。