仿生支架有助于促进肌肉生长

仿生支架有助于促进肌肉生长
稻米生物工程植物创造的脱细胞外细胞外基质样本。电纺支架可用于再生受伤的肌肉。当新的肌肉接管时,天然脚手架材料劣化。信贷:杰夫菲特洛/赖斯大学

稻米大学生物工程师正在制造和测试可调谐的Electrom跑道支架,完全源于脱细胞骨骼肌,以促进受伤骨骼肌的再生。

他们的论文在科学推进显示了如何可以制作模仿原生骨骼并引导肌管的一致,生长和分化,骨骼肌的一个构建块之一。通过静电纺丝,在实验室中制造生物活性支架,可以产生单片尺寸纤维的高通量过程。

这项研究可以减轻每年进行大约450万例修复平民和军事人员受伤的重建手术的负担。

电流冬趾脱细胞肌的方法需要共聚物以帮助支架制造。稻米过程没有。

“主要创新是准备100%的脚手架的能力Rice生物工程师兼首席研究员安东尼奥·米科斯(Antonios Mikos)说。“这是非常重要的,因为基质包含了所有对特定组织形成重要的信号基序。”

这种支架利用从去细胞肌肉获得的生物活性线索,通过静电纺丝提供可调节的材料特性,创造出一种富含生化信号和高度特异性形貌的材料。这种材料被设计为在体内被新肌肉取代时降解。

  • 仿生支架有助于促进肌肉生长
    排列肌管形成的静电纺丝细胞外基质支架在莱斯大学。荧光标记染色显示生长7天后细胞的肌原性标志物结蛋白(绿色)、肌动蛋白(红色)和细胞核(蓝色)的表达。资料来源:米科斯研究小组/莱斯大学
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    根据莱斯大学生物工程师的说法,通过静电纺丝产生的排列纤维可以用来形成可调节的支架,用于生长新肌肉。这些纤维由脱细胞骨骼肌细胞外基质制成,在芯棒上以每分钟3000转的速度纺丝。资料来源:米科斯研究小组/莱斯大学

实验表明,当支架没有被交联剂饱和时,细胞增殖效果最好,交联剂允许它们接触到细胞内的生化信号矩阵。

静电纺丝允许研究人员调节交联密度。他们发现中间交联导致细胞培养期间更好地保持纤维对准。

用于肌肉再生的大多数脱细胞基质来自这种薄膜作为皮肤或小肠组织。“但对于肌肉,因为它是厚实而更复杂的,你必须比临床相关尺寸减少,原始材料的物质丢失,”米饭研究生和领导作者莫里·斯米克说。“当您完成的时间时,它不会类似于原始材料。

她说:“在我们的案例中,静电纺丝是使这种材料非常可调的关键,并使它像以前一样。”

“它可以产生高度对齐的纤维,与骨骼肌中发现的架构非常相似,并且随着所有生化线索所需的所有生物化学线索都需要促进生效肌肉组织,”Mikos说。

巫女说使用而不是合成的重要还有另一个原因。“合成材料的存在,特别是降解产物的存在,可能会对最终形成的组织质量产生不利影响,”他说。

“对于最终临床应用,我们可以使用骨骼肌或来自适当的来源,因为我们能够非常有效地去除可能引起免疫应答的DNA。我们相信这可能会使它适合翻译人类技术。“

Smoak说,这个过程可以生产任何尺寸的肌肉支架,只受机械的限制。

她说:“我们很幸运地与许多外科医生合作,他们看到了这种材料在运动或创伤引起的大肌肉损伤之外的颅面肌肉应用的前景。”“这些可能包括你脸上的动画肌肉,它们非常精细,拥有非常精确的结构,允许做出面部表情和咀嚼等动作。”


进一步探索

脱细胞的肌肉移植物支持骨骼肌再生以治疗组织丢失

更多信息:间充质基质外渗官能化支架诱导与组织修复的先天和适应性免疫调节反应,科学推进(2021)。DOI: 10.1126 / sciadv.abg4123
期刊信息: 科学推进

所提供的莱斯大学
引文:仿生支架有助于促进肌肉生长(2021年5月14日
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