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使用非传统材料如冰和蛋壳作为生长组织的支架

由于全球对组织和器官移植的需求明显超过供应,组织工程可能提供潜在的解决方案。但组织工程中的一个重大挑战是在3-D中培养组织,并且用于定位细胞以发展组织特异性功能的支架通常具有挑战性或开发成本过高。

但是,在2019年9月18日发表在“生物技术趋势”杂志上的一篇评论中,马萨诸塞州洛厄尔大学的研究人员探索了最近使用冰,纸和菠菜等日常材料作为组织支架的努力。他们认为,这些非常规材料功能更强,更具可持续性,成本更低,并且可在全球范围内使用,适用于生物医学研究的许多领域。

“最近的一些组织工程技术可能相当昂贵,其中一些可能需要冗长乏味的优化程序来生成这些三维支架,”相应的作者Gulden Camci-Unal说。“我们实际上转向自然,试图看看存在什么,我们如何利用它们进行组织再生。”

组织工程中使用的支架有助于将细胞定位在特定模式中,这反过来允许它们以组织特异性方式起作用。然而,找到多孔且与机械强度具有生物相容性的完美支架并不容易。出于这个原因,科学家们现在正在借用现成的天然材料,以实现具有成本效益和可持续发展的方法。

“我们基本上试图简化这一过程,并试图在应用过程中使用随时可用的材料,”Camci-Unal说。

例如,伍斯特理工学院的一个研究小组现在正在攻击不同植物的独特静脉系统,如菠菜。菠菜密集的静脉网络类似于人类心脏的脉管系统网络。通过冲洗植物细胞并留下植物壁基质,研究人员可以在菠菜骨架上生长心脏组织。

其他研究人员已经探索了各种其他材料。豆腐被用作富含蛋白质的支架,通过促进细胞粘附来帮助伤口愈合。加入富含钙的蛋壳来加强脚手架材料可以促进骨愈合和神经组织再生。一些研究从折纸中汲取灵感,构建了用于生长骨组织的三维纸支架。

“人们几千年来一直在为很多不同的应用使用纸张,”Camci-Unal说。“但直到10年前,我们才开始将它们用作细胞培养平台的组织工程支架。我认为有时简单的事情会被忽视。”

科学家最近对非常规生物材料的研究显示出有希望的结果,但也需要在体内进一步研究。虽然这些生物材料改善了当前组织工程的功能性,可扩展性和可持续性,并可能提供一种服务于广泛疾病的新方法,但仍有许多工作需要完成。

在进行临床翻译之前,Camci-Unal说,需要建立标准方案,生物材料功效和患者安全性。这尤其正确,因为该领域经常忽视和研究许多这些生物材料。“我们对一些材料并不熟悉,因为它还没有得到广泛的研究,”她说。“我们不知道可能存在哪些缺点,或者还有其他一些我们还没有意识到的巨大优势。”

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