挤压纳米线以纺织活体组织

从针尖纺出的细胞大小的纳米线,利用压力而非电荷,有望实现新型再生疗法

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科学家们使用带电针电纺纳米尺寸的细胞线,将其包裹在塑料聚合物中,以创造促进组织再生的活体微纤维。不幸的是,电荷可能会伤害纺出的细胞和进行纺织的科学家。但现在,伦敦大学学院的机械工程师苏万·贾亚辛格和苏玛蒂·阿鲁穆加纳塔尔发明了一种仅使用压力纺织纳米线的方法,并在医学界同行的帮助下,证明他们可以创造活体心肌组织的纳米线,这可能揭示了编织全新的健康心脏甚至新鲜皮肤的方法。

贾亚辛格说:“[我们]可以去除电场,并使用压力来拉伸纤维。” “您也可以使用这种技术制作带有活细胞的支架,这表明该技术可以广泛使用。”

研究人员成功地使用这种方法,利用一种特殊的装置,从兔主动脉的平滑肌细胞中纺织出组织,该装置包括三根同心针:一根内针推出细胞,第二根针喷射包裹聚合物,第三根外围针施加压力。通过以缓慢的速度流动细胞,以稍快的速度流动聚合物,并施加压力(范围从略低于大气压到几乎是大气压的两倍),贾亚辛格和他的同事们拉出了一条微薄、连续的线。“生活中一些最简单的事情是尚未被探索的事情,”贾亚辛格说。“增加压力,你就会得到更细的纤维。”


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根据在线发表在生物医学材料上的一篇论文,与未处理的对照组相比,经受如此压力的细胞没有显示出即时不良影响,三周后也没有显示出任何不良影响。该技术可能使研究人员能够创造活体细胞支架,以输送药物以及生长或再生心脏和其他器官。

但与静电纺丝不同,贾亚辛格指出,这种新方法目前不允许研究人员轻松地排列活细胞。当暴露于电荷时,此类细胞中带电分子的自然浓度会使它们排列起来,只要细胞均匀间隔即可。相比之下,压力技术倾向于以簇状输送细胞,但研究人员表示,这个问题可以通过平滑细胞混合物的间隔来解决。

无论如何,这项新技术将使工程师能够使用新型材料,例如会干扰电荷的金属纳米颗粒。贾亚辛格说:“您可以直接将高导电复合材料穿线到以前未探索过的聚合物中。”

该团队目前正在测试所得细胞纳米线的基因生产,以确定其安全性。贾亚辛格指出:“您不会想将癌细胞放回任何人的体内。” 他补充说,研究人员还在探索从干细胞纺织此类纳米线的潜力。“干细胞将分化成任何东西,”他说。“它们可以去你的心脏或你的皮肤,它们可以去任何地方。”

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