摘要

再生医学，指可以代替人类的细胞、组织或器官并建立或者恢复正常生理功能的技术。组织的再生与修复需要种子细胞在特定的时间准确地迁移至特定的部位。通过特定的微环境，为目标细胞的分化和增殖提供生物信号。原位诱导组织结构和功能的重建对组织修复与再生尤为重要。当环境中存在梯度变化的化学或物理信号时，细胞膜和细胞骨架会发生极化，导致细胞的两端呈现差异。细胞响应环境中的梯度信号作出相应行为的性质被称作趋化性、趋触性和趋硬性。因此，可以通过对细胞施加不平衡的相互作用力来驱动细胞的定向运动，例如在体外模拟梯度结构和信号，构建“梯度材料”并研究其对细胞行为的影响。梯度材料是指一种或几种物理或化学性质在空间上连续变化的材料。本章中介绍了生物体内存在的梯度以及诱导细胞迁移行为的机制；分别详述了表面化学梯度、表面物理梯度、反向/叠加梯度、正交梯度以及三维梯度的制备方法，进而从化学、物理、复杂梯度以及三维梯度材料的角度出发，阐述了其对细胞迁移行为的影响。本章最后总结了梯度材料研究现状，并对材料制备技术的改进以及梯度材料在组织修复与再生领域的应用前景进行了展望。