The role of non-linear viscoelastic hydrogel mechanics in cell culture and transduction

หลักฐานจากการศึกษาในห้องปฏิบัติการและสัตว์ทดลอง เป็นรากฐานที่ช่วยให้เข้าใจกลไกและศักยภาพก่อนการศึกษาในมนุษย์ต่อไป

• ระดับ A · หลักฐานทางคลินิกค่อนข้างแข็งแรง
• ระดับ B · หลักฐานทางคลินิกที่กำลังเติบโตและมีสัญญาณเชิงบวก
• ระดับ C · งานวิจัยในมนุษย์ระยะต้นที่กำลังสำรวจประโยชน์
• ระดับ D · รากฐานทางวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการและสัตว์ทดลอง
• กำลังศึกษาเพิ่มเติม · หัวข้อใหม่ที่นักวิจัยกำลังสำรวจอย่างต่อเนื่อง

บทคัดย่อ (ต้นฉบับภาษาอังกฤษ)

The mechanical complexity of the extracellular matrix (ECM) is central to how cells sense and respond to their environment, yet hydrogel design has often focused narrowly on stiffness. Emerging evidence highlights the importance of viscoelastic stress relaxation and plasticity in cell mechanotransduction. However, a key aspect remains underexplored: non-linear viscoelasticity, where stress relaxation and plasticity depend on the magnitude of applied stress or strain. In this perspective, we examine how such non-linear mechanical behaviors manifest in widely used hydrogels and discuss their biological relevance. We present experimental approaches, including oscillatory shear rheology, to detect non-linear viscoelastic effects, and introduce mathematical modeling approaches to interpret these behaviors. We find evidence in literature that several hydrogels commonly used in cell culture exhibit non-linear viscoelasticity occurring at stress and strain levels relevant to cell-generated forces. Specifically, both softening and stiffening hydrogels were found to exhibit accelerated stress relaxation or increased plasticity due to nonlinear viscoelasticity. By viewing non-linearity as a tunable design parameter, future hydrogel systems may better recapitulate the dynamic mechanical feedback loops cells experience in native tissues. This perspective encourages a paradigm shift in bioma

ระดับหลักฐาน

หลักฐานจากการศึกษาในห้องปฏิบัติการและสัตว์ทดลอง เป็นรากฐานที่ช่วยให้เข้าใจกลไกและศักยภาพก่อนการศึกษาในมนุษย์ต่อไป

ดูงานวิจัยทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง

กรองห้องสมุดงานวิจัยด้วยชื่อเรื่อง ชื่อผู้เขียน หรือปีที่ตีพิมพ์ของงานวิจัยนี้