一針重建肌肉、皮膚和脂肪組織……

| 原創編譯，轉載須註明來源！

圖片來源：Science Translational Medicine

因外科手術、嚴重創傷、衰老或先天性畸形會導致體內軟組織出現巨大的缺損，以至於無法通過自身修復。現在，研究人員已經開發出一種納米纖維增強的注射凝膠，可以通過充當支架和吸引傷口癒合的細胞來重建缺失的肌肉和結締組織。到目前為止，研究團隊只在大鼠和兔子中測試了這種材料，如果它在人體也能發揮同樣的作用，它將為整形外科醫生提供一種快速且簡便的方法，幫助患者再生缺失的組織而不會留下疤痕或畸形。這項研究已於5月1日發表在《Science Translational Medicine》上

研究通訊作者、美國約翰霍普金斯大學醫學院的整形外科醫學博士Sashank Reddy說：「軟組織缺失是臨床醫學中普遍存在的問題。外科醫生可以將其他部位的組織移植到損傷部位，但這涉及到病人的創傷和身體其他部位的組織喪失。當然也可以用人造植入物填充，但免疫細胞通常會將植入物隔開，留下厚厚的纖維性疤痕。再有，就是凝膠狀填充物。當傷口只有指尖大小的時候，外科醫生通常會注射一種由透明質酸(HA)製成的凝膠，這種凝膠可以被稱為巨噬細胞的免疫細胞滲透。當巨噬細胞在軟組織缺損處遇到HA分子時，它們通常會發出信號，以吸收血管形成細胞和其他幫助修復損傷的細胞。但由於組織間隙較大，HA凝膠通常又過於粘稠，因此無法保持其形狀。研究人員試圖通過連接其分子來強化凝膠。但是，為了使凝膠具有足夠的強度和韌性，使其表現得像組織一樣，研究人員必須添加許多連接，從而創建一個堅硬的3D網格。但由於它的間隙太小，巨噬細胞和其他細胞無法穿透。」

現在，Reddy團隊想出了一個更好的方法來強化HA凝膠。他們首先用一種可降解聚合物(聚己內酯)製造納米纖維，這種聚合物在可溶解縫合線中已使用了幾十年。然後，他們將纖維進行處理，使一些纖維含有設計用於結合HA分子的連接因子。數小時的過程在連接因子和HA分子之間形成鍵，產生與軟組織一樣有彈性的凝膠。就像是一點點鋼筋加固混凝土一樣，凝膠只需要少量的納米纖維就能變得堅硬。少量意味著凝膠仍然有足夠大的間隙，細胞很容易通過。Reddy說：「由此產生的3D網格與人體細胞外基質有驚人的相似之處，細胞外基質是健康組織的天然支架。」

為了測試他們的材料，研究團隊將它們注射到兔子體內。在材料變硬之前，兔子的一些脂肪已被切除。他們發現，凝膠不僅在凝固時形成了缺損組織的形狀，而且在凝固後，巨噬細胞很容易滲透到凝膠中，並釋放出吸收血管形成細胞的信號。

研究人員表示，這些動物可以重建10立方厘米大小的組織塊，這大約相當於人類手指的大小。

加州大學洛杉磯分校的生物工程師Ali Khademhosseini沒有參與這項研究，他說這種新凝膠是科學上的前沿。他指出，與其他凝膠不同的是，這種凝膠不包含生長因子和其他生物信號分子，而是依靠身體自身來供應。Khademhosseini說，這種簡單性可以使凝膠更容易通過美國食品和藥物管理局(FDA)的審核。

這種凝膠還可以幫助修復具有特定功能的軟組織，如心肌細胞。研究共同通訊作者、約翰霍普金斯大學生物材料專家Haiquan Mao說：「研究人員希望在基質中植入形成心臟組織的幹細胞，以幫助修復心臟病發作後的組織損傷。」

與此同時，研究人員已經成立了一家名為LifeSprout的公司，要將這項技術商業化。

中國生物技術網誠邀生物領域科學家在我們的平台上，發表和介紹國內外原創的科研成果。

本公眾號由中國科學院微生物研究所信息中心承辦

微信公眾號：中國生物技術網

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！