基于細胞歸巢（cell homing）的組織工程是一種全新的利用細胞（幹細胞或者前體細胞）的模式。在某種生物活性因子的引導下，内源性細胞(如宿主幹細胞或者前體細胞)從身體某處（如循環系統）遷移并在受損組織或器官中聚集，為機體自發修複提供細胞來源或者所需的微環境。此過程涉及細胞的遷移、吸附、鋪展、增殖和分化等複雜過程。如何對以上各個階段進行調控就成為了組織工程領域的研究重點。

最近，2003网站太阳集团聶和民教授團隊通過對支架材料進行設計與優化，改善了細胞在支架材料上的遷移行為。聶和民教授團隊王碩博士等人考察了同向靜電纖維膜影響細胞行為的機制。研究結果表明：相較于非同向的靜電纖維，MSC 在同向纖維上能更快地鋪展和黏附，運動更加迅速并且運動的方向更加一緻，更加容易浸潤纖維膜進并在整個支架内均勻分布（見圖1）。此外，MSC 表達較高的Integrin β1 ，Integrin α5和matrix metalloproteinase-1（MMP1）。部分研究成果發表在Journal of Materials Chemistry B, 2015, 3, 3358-3366。

圖1骨髓間充質幹細胞（MSCs）在有序纖維（a, d）、無序纖維（b, e）以及玻片（c, f）表面的的遷移軌迹對比圖。

在聶和民教授的指導下，該團隊的王碩博士等人利用同軸靜電噴霧法（coaxial electrohydrodynamic atomization）開發出具有殼-核結構的高分子材料微球。我們将促進細胞增殖的堿性成纖維生長因子(FGF-2)和促進細胞分化的骨形态發生蛋白（BMP-2）分别包埋到微球的殼和核結構中，模拟了體内細胞的生長環境，實現了最大化的骨分化的效果。相關研究結果發表在Journal of Materials Chemistry B, 2015, 3, 1907-1920。

圖2FGF-2與BMP-2的同步作用（左）和先後作用（右）對骨折修複的影響。

基于該團隊在細胞歸巢領域的貢獻，Journal of Materials Chemistry B雜志邀請聶和民教授對生物材料在基于細胞歸巢的組織工程中的重要性進行了綜述。聶和民教授指導助理教授趙大鵬等人從細胞表面改性和生物材料支架的結構控制等方面，詳細闡述了不同的生物材料對細胞吸附、遷移、增殖與分化的影響。相關研究發表在Journal of Materials Chemistry B, 2015, 3, 7319-7333。

上述研究工作得到了國家自然科學基金委和湖南省科技廳項目基金的支持。