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新技术诱导细胞长成人工血管

来源:生物通
摘要:美国麻省理工的科学家发明了一种诱导细胞形成平行的类似管子结构的技术。这种结构可能在将来能够充当微型的人工血管。研究人员发现,他们能够通过将其放置在纳米级表面上来控制细胞的发育。人为加工的血管在将来的某一天可能被移植到肾脏、肝脏、心脏或其它任何一种需要大量的血管组织来输送养料、气体和废物的器官中。...

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美国麻省理工的科学家发明了一种诱导细胞形成平行的类似管子结构的技术。这种结构可能在将来能够充当微型的人工血管。研究人员发现,他们能够通过将其放置在纳米级表面上来控制细胞的发育。这项研究的结果发表在本月的《先进材料》(Advanced  Materials)的网络版上。  

人为加工的血管在将来的某一天可能被移植到肾脏、肝脏、心脏或其它任何一种需要大量的血管组织来输送养料、气体和废物的器官中。研究人员表示,他们的这项研究为创造用于组织加工的纳米系统提供了一种新途径。这项研究将注意力放在血管组织上,这种组织由毛细管、微血管构成,是循化系统的一个重要组成。研究组创造出了一种能够充当模板、培养毛细管的表面。

研究人员利用在剑桥Draper实验室的微编制机构建出他们的模板。通常,这种技术能够用于构建微米级的设备,但是研究人员却用它在硅橡胶底物上创造出纳米级的模板。这种表面布满脊和槽,能够引导细胞的生长。  

细胞能够感应这些模式并沿着这些槽的方向排列。这种叫做内皮细胞前体细胞(EPC)的细胞不但能够在槽方向延伸,而且还能够将自己沿着槽排列。这种具有确定边沿的多细胞结构也叫做镶边结构。一旦这种结构形成,研究人员就能利用一种常用胶诱导细胞形成三维管子。于平面上生长的细胞不同,生长在纳米模式表面的细胞能够形成向着研究人员所希望的方向排列的毛细血管。  

研究人员相信,这项技术能够与EPC更好相互兼容,因为这种细胞相对来说较成熟。之前用其他细胞类型的尝试不能形成这种镶边结构。在一个具有一定模式的表面上培养组织,使研究人员能对产生的结果具有更大的控制力。下一步,研究人员会将实验室中培养的毛细血管移植到活体动物中,并尝试使它们与本身组织整合在一起。(来源:生物通  雪花)



        美国麻省理工学院科学家表示,他们找到一种诱导细胞形成平行管状结构的途径。这种管状结构有望用作生物工程微细血管,移植进人体组织如肾脏、肝脏、心房或其他器官中,这些组织需要大量的动脉血管将营养输入细胞并将废物带出。  

  该项研究工作的重点是动脉血管组织,其中包括人体最细的血管———毛细血管。在血液循环中,毛细血管具有十分重要的作用。科学家研发出一种纳米材料物质,它如同模板,可让细胞在人为控制下按照特定的方向生长成毛细血管。该项研究成果发表在近日《先进材料》期刊网络版上。  

  为研发模板,科学家使用了德雷珀实验室的微结构制造设备。通常,微结构制造设备用于制造微规模装置。此次,麻省理工学院科学家则将其用来在硅弹性基底上形成具有皱褶和沟槽的纳米级图形,皱褶和沟槽为细胞生长起到了引导作用。  

  研究报告主要作者、麻省理工学院材料科学和工程硕士研究生克利斯朵夫•贝廷格表示,细胞能够“感觉”到硅弹性基底上的图案,并按照图案沟槽的方向延伸。  

  这种能沿着沟槽生长的细胞存在于循环血液中的内皮祖细胞(EPCs)。它不仅能按照沟槽的方向延伸生长,而且还能按照沟槽排列。其结果是形成了具有明确边界的多细胞结构,也称带结构。  

  当带结构形成后,科学家便在其上抹涂一种常用的凝胶,诱导细胞形成三维管,也就是科学家所期望的定向生成和排列的生物工程毛细血管。由于内皮祖细胞是一种相当不成熟的细胞,因此科学家相信该细胞与他们研发方式是最佳的结合。在早期研究中,科学家采用了包括上皮细胞在内的其他细胞,但没有获得所需的带结构。  

  利用按设计图案生长组织的这项技术,科学家能够更大程度地控制并最终获得有用的毛细血管组织。贝廷格认为,新途径省去了生物工程组织生长的盲目性。下一步,科学家将把生成的毛细血管移植到活体动物的器官中,试图让毛细血管与器官相融合。
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