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科学家研发出基于多尺度螺旋纤维束的仿生可伸缩性生物组织支架

发布时间:2019-09-06  责任编辑:惠丽 信息来源:科技部网站

  近日,美国麻省理工学院、北京航空航天大学和浙江理工大学科研人员在国际著名期刊《美国科学院院刊》(PNAS)在线发表了题为“Helical nanofiber yarn enabling highly stretchable engineered microtissue”(螺旋纤维束用于高度可伸缩的人造微组织)的研究论文。该研究提出了一种简单普适性的制备多级结构螺旋纤维的方法,对其力学性能进行了理论模拟,并研究了其作为细胞生物组织支架的动态拉伸细胞生物活性。

  研究者受天然生物组织多尺度纤维的启发,通过纺丝技术结合加捻方法仿生设计并制备了多尺度结构螺旋纤维束,研究了原始纤维束和多尺度结构螺旋纤维束的力学性能,通过优化不同的材料成分(包括PLGA、PVDF-HFP、PU和CA),获得了具有超高应变(高达1500%)的多尺度纤维束,进而探讨了不同结构纤维束在动态拉伸状态下(包括拉伸和弯曲)作为细胞支架的生物活性稳定性。研究表明,多尺度螺旋纤维束由于具有独特的螺旋圈结构,在动态拉伸细胞活性方面明显优于一级纤维束,材料表面的多尺度周期性拓扑结构不但可以改变细胞的物理特性(包括细胞的体积和取向),同时还可以通过调控特定转录因子向细胞核的运输,诱导充间质干细胞朝肌肉细胞的定向分化。

  论文提出的方法为制备先进柔性材料、工程设计材料、细胞生物学的发展等提供新的技术支持,所制备的材料在人类健康监测、可穿戴电子、可伸缩性制动器、人造生物器官等领域具有潜在的应用。

  

责任编辑:惠丽