美國萊斯大學(xué)的生物工程師14日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上的新研究中，介紹了一種生物活性支架。這是一種完全來自脫細(xì)胞骨骼肌的可調(diào)電紡支架，可促進(jìn)受損骨骼肌的再生。
該生物活性支架是在實(shí)驗(yàn)室通過靜電紡絲制造的，是一種可以生產(chǎn)單微米級(jí)纖維的高通量工藝，可利用天然細(xì)胞外基質(zhì)來模擬天然骨骼肌，并指導(dǎo)肌管(骨骼肌的組成部分之一)的排列、生長和分化。不需要聚合物輔助支架制作是此次研究相比傳統(tǒng)電紡脫細(xì)胞肌肉方法的一大特點(diǎn)。
預(yù)計(jì)這項(xiàng)研究可以減輕每年進(jìn)行大約450萬例修復(fù)平民和軍事人員受傷的重建手術(shù)的負(fù)擔(dān)。
“研究的主要?jiǎng)?chuàng)新是能夠制備完全來自細(xì)胞外基質(zhì)的支架。”萊斯大學(xué)生物工程師兼首席研究員安東尼奧斯·米科斯說，“這一點(diǎn)非常重要，因?yàn)榛|(zhì)中包含了對(duì)特定組織的形成非常重要的所有信號(hào)模體。”
這種支架利用脫細(xì)胞肌肉的生物活性線索，通過靜電紡絲提供可調(diào)節(jié)支架的交聯(lián)密度，從而創(chuàng)造出一種富含生化線索和高度特異性形貌的支架。而且，作為一種天然材料，當(dāng)它被體內(nèi)的新肌肉取代時(shí)會(huì)降解，不會(huì)對(duì)最終形成的組織產(chǎn)生不利影響。
實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)支架沒有被交聯(lián)劑飽和時(shí)，細(xì)胞增殖情況最佳，這使得它們能夠接觸到支架基質(zhì)中的生化線索。
大部分用于肌肉再生的脫細(xì)胞基質(zhì)來自皮膚或小腸組織等的薄膜。萊斯大學(xué)的研究生和主要作者莫莉·斯莫克說：“對(duì)于肌肉，因?yàn)樗芎瘛⒏鼜?fù)雜，切成更小尺寸后，原始材料的特性會(huì)丟失。”此次研究中，靜電紡絲讓支架具有可調(diào)節(jié)性，還能保持其關(guān)鍵特性。
斯莫克說：“這種生物活性支架可以產(chǎn)生高度排列的纖維，與人們?cè)诠趋兰≈邪l(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)非常相似，并具有促進(jìn)創(chuàng)造新肌肉組織所需的所有生化線索。”她還表示，電紡工藝可以生產(chǎn)任何大小的肌肉支架。
目前，研究人員表示，除了運(yùn)動(dòng)或創(chuàng)傷導(dǎo)致的大肌肉損傷中可運(yùn)用這種支架外，它還有望在顱面部肌肉得到應(yīng)用。人體面部肌肉非常精細(xì)、結(jié)構(gòu)非常精確，而運(yùn)用支架可以幫助面部做出表情和咀嚼等動(dòng)作。
支架材料在外科手術(shù)中十分常見，它正在經(jīng)歷一系列更新迭代。早期的支架材料大多由金屬制成，一方面容易給患者身體帶來某些副作用;另一方面它們?cè)诨颊唧w內(nèi)完成其使命后，往往需要進(jìn)行二次手術(shù)取出，給患者帶來額外的痛苦。如今，不但有了可被人體吸收的生物活性支架，在設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)也開始采用3D打印和人工智能技術(shù)，讓支架材料更“友好”，也更個(gè)性化，這為許多患者帶來了福音。(實(shí)習(xí)記者 張佳欣)
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