科學家研究出可進行自我修復的人造肌肉
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最近,美國杜克大學實驗室生產出了一種比其他產品更接近人體構造的人造肌肉組織,這種人造肌肉可以進行快速切強有力的收縮,同時還在實時的測試環境中顯示出了自我修復的能力。杜克大學的研究人員認爲,這項發展是人類在製造可用於治療疾病和研究創傷的可用肌肉組織進程上的一個重要里程碑。
這次在實驗室中生產出的肌肉被植入到了老鼠的背部,研究人員通過實驗老鼠背上留下的一個開口觀察肌肉的生長及其融入老鼠身體的過程。
杜克大學生物化學工程方面專家,副教授內納德·布薩克表示,他們製造的肌肉組織在人造肌肉領域代表了一個重要的進步,這是人類首次製造出與人體原生骨骼肌具有同等收縮強度的肌肉。
布薩克的合作伙伴包括一名叫做馬克·猶大的研究生,在他們決定要製造更實用的人工肌肉的時候,有兩個因素非常關鍵:發達的可收縮肌肉纖維以及一些肌肉乾細胞,也就是“衛星細胞”。
衛星細胞儲存於每一種肌肉組織當中並處於待命狀態,一旦肌肉中的其他組織細胞受損,它們就會介入並着手開始修復。
研究人員製造了一種人工環境,讓這些“衛星細胞”可以進行待命,這項創舉是人造肌肉組織製造發展的過程中前所未見的。
根據猶大的介紹,只要簡單的將“衛星細胞”或者其他不發達的非正常肌肉進行移植就可以了,他們製造出的發達肌肉可以爲“衛星細胞”提供生長的落腳點,然後在有需要的時候重塑強健的肌肉組織和肌肉功能。
在研究人員把人造肌肉組織植入老鼠身上之前,研究人員對這些肌肉組織進行了較大規模的測試,生物工程學家們通過使用電脈衝測試了人造肌肉的收縮力量,發現這種新的人造肌肉比以往製造出來的肌肉組織強10倍;此外,進行移植之前科學家們還使用蛇毒對這種人造肌肉進行破壞,以此爲“衛星細胞”提供激活的環境,讓這些細胞增殖並治癒肌肉。
在驗證了這種人造肌肉的可用性以後,研究人員纔將這些肌肉組織移植到老鼠背上的特殊膛室內,之後通過覆蓋在膛室表面的玻璃窗口監視肌肉的生長。
猶大表示,他們可以實時的觀察和測量血管在移植的肌肉纖維中的生長,並觀察這些肌肉纖維逐漸達到與原生肌肉同等的強度。
將來的研究將對這種人工肌肉是否能被用來治療實際的肌肉損傷和疾病進行測試。
布薩克也表示,他們接下去幾年裏將要研究的課題是:這種人造肌肉能否被血管化、接受神經支配或是恢復受損肌肉的功能。
研究的細節已經發布在了美國《Proceeding of the National Academy of Sciences》期刊上。
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