用器官製成的生物紙,能寫能疊還能療傷
每個人都喜歡玩摺紙做一些小動物,但美國的研究人員已經把他們的愛好升級到了一個全新的水平。
科學家從真正的身體器官中,開發出了一種生物活性「紙」,它擁有薄而靈活的特性,可以摺疊成各種小動物,就像你在上面看到的迷人的起重機…而它曾經可能就是腎、肝、或者心臟。
雖然它聽起來確實有點......呃......好吧是很噁心,但這種紙其實並不像聽起來的那麼可怕。首先,來自西北大學的研究小組並沒有從人體器官中獲取這些活性紙——至少我們沒發現。
相反,研究人員是從當地的一名屠夫那裡撿拾不需要的豬和牛內臟,並把這些本應該丟棄的東西好好利用——因為這種柔軟的紙樣材料有一天可以用來治癒傷口,或者補充癌症病人缺乏的激素。
圖片來源:西北大學 Northwestern University
「這種新型生物材料具有組織工程和再生醫學的潛力,同樣在藥物的治療方向也是值得研究的,」其中一名材料科學家Ramille Shah說。
「它們用途很廣泛,操作起來也很方便。」
當時他們是在3d列印小鼠卵巢的研究中,偶然間發現了這種基於器官的紙。
在一個偶然的機會下,研究人在使用明膠墨水,將實驗室里的卵巢變成了干紙,由於這個奇怪的創新,就誕生了這個由器官製成的紙。
「我當時就知道,我們可以從其它器官中製造大量的生物活性物質。我的腦子裡彷彿『叮』地出現了一個燈泡,我還可以用其他器官做這些東西!」其中一個研究人員Adam Jakus這樣說道。
研究人員轉向使用豬和牛的器官,從動物卵巢、子宮、腎臟、肝臟、肌肉和心臟提取結構蛋白,即稱為細胞外基質的物質。
這些蛋白質可以幫助器官形成它們的形態,然後將它們與聚合物一起加工成新的類似紙張的結構。
換句話說,雖然這種紙帶著一點洛夫克拉夫特(美國怪誕小說家)式的毛骨悚然,但更重要的是,這些紙保留了來自其蛋白質來源的殘留生物化學物質,也保留了由特定器官生產出來時的細胞特性。
在實驗室的測試中,研究小組利用從牛卵巢中獲取的組織紙,在培養基中培養出具有功能性的、能分泌激素的卵泡。
雖然這只是在動物身上測試,但該實驗最終希望能夠實現在病人的皮膚下植入由人類激素生成的組織紙,這可能是治療癌症和激素缺乏患者的一個重要步驟。
「年輕的患者經常為因為化療和放療而激素功能紊亂,這種活性紙可以為他們提供了另一種恢復正常的選擇,」一位研究人員Teresa Woodruff解釋道。
由於活性紙具備延展性,因此它可以廣泛應用於醫療領域。它摺疊的感覺就像普通的紙一樣,甚至可以被凍結供以後使用。
他說表示:「即使濕了,紙巾也能保持它們的機械性能,它們仍然可以捲起來,摺疊,切割,並縫合到器官組織上。」
除了激素治療的應用外,研究小組表示,柔韌的材料可以在傷口癒合時增加組織,從而加速恢復的速度,或者是防止因受傷形成瘢痕。
當然,在研究小組將這一實驗在人類病人身上實現之前,他們的下一步是研究如何在動物模型中實現。這是非常有希望的,因為當研究小組把人的骨髓幹細胞放在組織紙上時,所有的幹細胞都附著在一起並成倍增加。
「這是一個很好的跡象,這表明這種活性紙支持人類幹細胞的生長,」Jakus道,「因為這是一個判斷的指標,一旦我們開始在動物模型中使用組織紙,它必須是生物相容的。」
與此同時,至少有一件事是肯定的。
Jakus表示:「令人驚訝的是,像腎臟、肝臟、心臟和子宮這樣的動物副產品可以被轉化為像紙一樣的生物材料,這些生物材料可以潛在地再生和恢復對組織和器官的功能。」
「我們再也不會用以往的方式去看牛排或嫩豬肉了。」
研究結果發表在《先進功能材料》上。
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