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  在組織發育與再生過程中，細胞和組織微環境（包括細胞間相互作用、可溶性因子和細胞外基質等）在調節細胞行為和組織功能方面發揮了關鍵作用。因此，模擬天然組織/細胞微環境的功能性生物材料在組織再生應用中具有巨大的潛力。其中，電活性生物材料，包括導電性材料和壓電性材料，不僅能作為細胞粘附和結構支撐的支架，更重要的是能夠可以同時調節細胞/組織的行為和功能。在此基礎上，電刺激可以進一步調節許多生物學過程，從細胞增殖、遷移、和分化到神經傳導、肌肉收縮、胚胎發生和組織再生等。

圖1 細胞與仿生細胞外基質之間的動態機械相互作用。

  中科院北京納米能源與系統研究所李琳琳研究員課題組近年來一直致力于研發電活性生物材料和自驅動器件，將其用于藥物遞送、干細胞分化調控和組織再生、生物傳感、癌癥治療等應用方向（詳見課題組網頁：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin）。最近，該團隊系統綜述了電活性生物材料和系統用于調控干細胞命運和組織再生的最新進展和未來研究方向。首先，詳細介紹了內源性生物電和壓電的生物學基礎。接著，討論了模擬細胞和組織微環境的電活性生物材料和電刺激遞送系統的設計原理，以及介導的電刺激和相關細胞信號通路。然后，總結了電活性生物材料在調節干細胞命運和組織再生方面的最新進展，特別是在神經再生、骨組織工程和心臟組織工程方面的應用。最后，強調了模擬天然組織微環境的重要性，并評述了電活性生物材料和電刺激系統目前所面臨的挑戰和未來的發展機遇。

圖2 內源性生物壓電（左）和生物電（右）。

圖3 電刺激方式及可能引起的細胞內信號通路。

  該綜述文章以“Electroactive biomaterials and systems for cell fate determination and tissue regeneration: design and applications”為題發表在學術期刊《先進材料》（Advanced Materials）上。文章的第一作者是中科院北京納米能源與系統研究所的“博新計劃”博士后劉志榮，通訊作者為李琳琳研究員和王中林院士。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202007429

  實驗室主頁：https://www.x-mol.com/groups/lilinlin