擠壓奈米線以紡織活體組織

從針尖紡出的細胞大小的奈米線,利用壓力而非電荷,有望實現新型再生療法

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科學家們使用帶電針電紡奈米尺寸的細胞線,將其包裹在塑膠聚合物中,以創造促進組織再生的活體微纖維。不幸的是,電荷可能會傷害紡出的細胞和進行紡織的科學家。但現在,倫敦大學學院的機械工程師蘇萬·賈亞辛格和蘇瑪蒂·阿魯穆迦納塔爾發明了一種僅使用壓力紡織奈米線的方法,並在醫學界同行的幫助下,證明他們可以創造活體心肌組織的奈米線,這可能揭示了編織全新的健康心臟甚至新鮮皮膚的方法。

賈亞辛格說:“[我們]可以去除電場,並使用壓力來拉伸纖維。” “您也可以使用這種技術製作帶有活細胞的支架,這表明該技術可以廣泛使用。”

研究人員成功地使用這種方法,利用一種特殊的裝置,從兔主動脈的平滑肌細胞中紡織出組織,該裝置包括三根同心針:一根內針推出細胞,第二根針噴射包裹聚合物,第三根外圍針施加壓力。透過以緩慢的速度流動細胞,以稍快的速度流動聚合物,並施加壓力(範圍從略低於大氣壓到幾乎是大氣壓的兩倍),賈亞辛格和他的同事們拉出了一條微薄、連續的線。“生活中一些最簡單的事情是尚未被探索的事情,”賈亞辛格說。“增加壓力,你就會得到更細的纖維。”


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根據線上發表在生物醫學材料上的一篇論文,與未處理的對照組相比,經受如此壓力的細胞沒有顯示出即時不良影響,三週後也沒有顯示出任何不良影響。該技術可能使研究人員能夠創造活體細胞支架,以輸送藥物以及生長或再生心臟和其他器官。

但與靜電紡絲不同,賈亞辛格指出,這種新方法目前不允許研究人員輕鬆地排列活細胞。當暴露於電荷時,此類細胞中帶電分子的自然濃度會使它們排列起來,只要細胞均勻間隔即可。相比之下,壓力技術傾向於以簇狀輸送細胞,但研究人員表示,這個問題可以透過平滑細胞混合物的間隔來解決。

無論如何,這項新技術將使工程師能夠使用新型材料,例如會干擾電荷的金屬奈米顆粒。賈亞辛格說:“您可以直接將高導電覆合材料穿線到以前未探索過的聚合物中。”

該團隊目前正在測試所得細胞奈米線的基因生產,以確定其安全性。賈亞辛格指出:“您不會想將癌細胞放回任何人的體內。” 他補充說,研究人員還在探索從幹細胞紡織此類奈米線的潛力。“幹細胞將分化成任何東西,”他說。“它們可以去你的心臟或你的皮膚,它們可以去任何地方。”

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