美國萊(lái)斯大學(xué)的生物工程師14日發表在《科學進展》雜誌上的新(xīn)研究中,介紹了一種生物活性(xìng)支架。這是一種完全來自脫細(xì)胞骨骼肌的可調電(diàn)紡支架,可促進受損骨骼肌的再生。
該生物活性支架是在實驗室通(tōng)過靜電紡絲製造的,是一種可以生產單微米級纖維的高通(tōng)量工藝(yì),可利用天然細胞外(wài)基質來模擬天然骨骼肌,並指(zhǐ)導肌管(骨骼肌的組成(chéng)部分之一)的排列、生長和分化。不需要聚合物輔助支架製作是此次研究相比傳統電紡脫細胞肌肉方法的一大特點。
預計這項研究可以減輕每(měi)年進行大約450萬例修複平民和軍事人員受傷的重建手術的(de)負擔。
“研究的主要創新是能夠製備完全來自細胞外基質的支架。”萊斯大學生(shēng)物工程師兼首席研究員安東尼奧斯(sī)·米科斯說,“這(zhè)一點非(fēi)常重要,因為基(jī)質(zhì)中包含了對特定組(zǔ)織的(de)形(xíng)成(chéng)非常(cháng)重要的所有(yǒu)信號模(mó)體。”
這種支架利用脫細胞肌(jī)肉(ròu)的生物活性線(xiàn)索,通過靜(jìng)電紡絲提供可調節支架的交聯密度,從(cóng)而創造出一種富含生化線索和高度特異性形貌的支(zhī)架。而且,作為一種天(tiān)然材料,當它被體(tǐ)內的新肌肉取代時會降解,不會對*終形成的組織產生不(bú)利影(yǐng)響。
實驗表明,當支架沒有被交聯(lián)劑飽和時,細胞增殖情況*佳,這(zhè)使得它們能夠接(jiē)觸到支架基質中的生化線索。
大部分用於肌肉再生(shēng)的脫細胞基質來自皮膚或小腸組織等的薄膜。萊斯大學的研究生和主要作者莫莉·斯莫(mò)克說:“對於肌肉(ròu),因為它(tā)很厚、更複雜(zá),切成更小尺寸(cùn)後,原始材料的特性會丟失。”此次(cì)研究(jiū)中,靜電紡絲讓支架具有可調節性,還能保持其關鍵特性。
斯莫克說(shuō):“這種生(shēng)物活(huó)性支(zhī)架可以產生(shēng)高度排列的(de)纖維,與人們在骨骼(gé)肌中發現的結構非常(cháng)相似,並具有促進創造(zào)新肌(jī)肉組織所(suǒ)需的(de)所有生化線索。”她還表示,電紡工藝可以生產任何大小的肌肉支架。
目前,研究人(rén)員表示,除了運動或(huò)創傷導致的大(dà)肌肉損傷中可(kě)運用這種(zhǒng)支架(jià)外,它還(hái)有望在顱麵部(bù)肌肉得到應用(yòng)。人體麵(miàn)部肌肉非常精(jīng)細、結構非常精確,而運(yùn)用支架可以幫助麵部做出表情和咀嚼等動作。
支架材料在外科手術中十分常見,它(tā)正在經曆一係列更(gèng)新迭代。早期的支架材料大多由金屬製成,一(yī)方麵(miàn)容易給(gěi)患者身體帶來某些(xiē)副(fù)作用;另一方麵它們在患者體內(nèi)完成(chéng)其使命後,往往(wǎng)需要進行二次手術取出,給患(huàn)者帶來額外的痛苦。如今(jīn),不(bú)但有了可被人體吸收的生物活性支架,在(zài)設計製造環(huán)節也開始采用(yòng)3D打印和人工智能技術,讓支架材料更“友好”,也更個性化,這為許多患者帶來了福音。(張(zhāng)佳欣(xīn))
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