第一作者：刘馨慧，宋来君，王杰

通讯作者：王树萍，任娜，刘宏

第一单位：济南大学

1、研究背景

干细胞再生医学已成为组织损伤修复的核心策略之一，然而传统生化诱导因子普遍存在生物稳定性差、靶向性弱、临床转化安全隐患突出等问题，严重制约其应用前景。人体组织天然拥有精密的生物电信号网络，能够时空特异性地调控细胞命运决定过程。电活性材料凭借其压电、磁电等效应，可有效模拟体内电学微环境，实现从胞外界面到胞内亚细胞层级的精准干预。然而，当前该领域涉及的材料体系多样、细胞器调控机制复杂、再生应用场景广泛，缺乏系统性的理论整合。因此，亟需构建一套从电活性材料设计、亚细胞电信号调控到组织再生修复的完整理论框架，为领域发展提供清晰的知识图谱与研究方向指引。

2. 全文速览

本综述系统构建了电活性材料调控干细胞命运的理论体系。首先依据空间维度对电活性材料进行分类，并归纳四类外源物理刺激下的电信号产生机制；继而区分胞外微环境调控与胞内定向干预两种作用模式，深入阐述电信号对六大关键细胞器（细胞膜、线粒体、溶酶体、内质网、高尔基体、细胞核）的调控机理；随后梳理该材料体系在神经、骨、心肌三大组织再生领域中的应用进展；最后剖析当前领域面临的核心技术瓶颈，并前瞻性指出未来发展方向，旨在为精准再生医学材料的理性设计与临床转化提供理论指导。

3、图文解析

要点1：外场驱动电活性材料的电信号产生

文章总结了不同维度电活性生物材料，对比各维度材料的制备方法、尺寸形貌、电学输出特征等优缺点。随后梳理磁电、压电、光电、热电四类外源物理信号产电机制，阐明光、力、磁、热等刺激下材料产生电信号的物理本质，并区分四种机制在干细胞分化调节中的优势与局限。

要点2：电活性材料与干细胞之间的相互作用模式

文章指出电活性材料与干细胞之间存在胞外与胞内两种截然不同却又协同互补的作用路径。文中分别展示了两种调控路径下材料介导干细胞增殖、分化的实现方式，对比两类模式的优势、适用场景与现存局限。

要点3：电活性材料介导的亚细胞电信号

文章总结了电活性材料产生的电信号如何调控各类亚细胞器（细胞膜、线粒体、溶酶体、内质网、高尔基体、细胞核六大细胞器），通过调控离子稳态、改变膜电位、调控钙离子平衡等关键指标，阐明亚细胞层级的精准调控机理。

4.结论与展望

图6. 电活性材料靶向亚细胞器调控干细胞命运的总结与展望。

本综述系统梳理了电活性材料从材料设计、亚细胞调控机理到组织再生应用的完整研究脉络，为精准再生生物材料的后续研发提供理论支撑。当前该领域仍存在诸多发展瓶颈，一方面纳米材料细胞器靶向精度有限，存在非特异性分布问题，无法动态适配干细胞不同分化阶段的调控需求。另一方面材料长期植入后的降解效应与持续电刺激，易引发机体离子失衡、慢性炎症等安全隐患。针对以上痛点，未来领域将聚焦三大发展趋势：（1）通过融合多维度材料优势研发复合智能材料，实现多细胞器协同精准调控。（2）开发可响应的自驱动智能体系，摆脱外接设备依赖、自适应释放电信号。（3）结合生物打印与类器官工程精准复刻人体原生电学微环境，推动该技术的临床转化应用。

通讯作者简介：

王树萍，济南大学前沿交叉科学研究院副教授，硕士生导师。主要研究方向包括：功能纳米材料与干细胞/免疫细胞命运调控，仿生智能材料与组织器官修复。近年来以第一或通讯作者在包括Adv. Mater.，Adv. Funct. Mater., Biomaterials，Adv. Healthc. Mater.，BMEMat等国际著名期刊发表相关领域文章二十余篇。以第一发明人申请授权发明专利5项，主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金、山东省自然科学基金等纵横向课题。

刘宏，山东大学晶体材料国家重点实验室、生物医学工程学院，国家杰出青年科学基金获得者。主要研究方向：组织工程与干细胞分化、生物传感与体外诊断、功能晶体与纳米能源等。在包括Nat. Mater.、Nat. Nanotech.、Adv. Mater.、J. Am. Chem. Soc. 等学术期刊上发表SCI论文450余篇。作为主编创办了英文期刊《BMEMat》（《生物医学工程材料》）。授权专利60项，在微纳生化传感器与功能材料相关领域实现两项1000万元专利成果转让，与企业合作开展产业化生产。荣获山东省自然科学奖一等奖、山东省技术发明奖一等奖及重庆市自然科学奖一等奖。