隨著社會發展,心血管病危險因素呈現持續增加的趨勢。這其中,所造成的心肌損傷修復是當前再生醫學領域重要的研究焦點。長期以來,研究人員在化學與生物因子治療上已經不斷取得突破性進展。但是,在心臟功能方面其節律特征依賴于心肌獨特的結構協同性,如何重建心肌組織的復雜結構特征仍然是目前組織工程面臨的挑戰之一。
Figure 1. Engineering scaffold with micro/macro-architecture offers potential in heart-tissue-structure reconstruction.
針對上述問題,湖南大學材料科學與工程學院王祖勇副教授研究組基于高分子材料聯合加工技術提出醫用微支架的構建方法,實現了三維空間類心肌結構取向性的重建。該支架通過薄膜層-層疊加組裝,具有微尺度雙重結構(包括貫穿孔陣列和線性排列的山脊/溝槽圖案),可允許支架內自由空間相互連通和層各向異性可調。在制造工藝方面,本文研究了薄膜表面雙重微結構構建的相互影響。當人骨髓間充質干細胞種植到微支架表面時,細胞能夠通過連通空間有效分布到支架內部,并在山脊/溝槽圖案的引導下高度定向排列。通過改變支架層的各向異性,細胞延展方向可進行精確調控,從而形成類似心肌的三維復雜細胞線性結構。該工作驗證了微支架結構的三維細胞調控潛能,有助于未來通過組織工程方法重建心肌復雜結構和功能再生的進一步研究。
相關研究內容發表在《Advanced Healthcare Materials》(IF: 6.270),題目為“Scaffold with Micro/Macro-Architecture for Myocardial Alignment Engineering into Complex 3D Cell Patterns”(Adv. Healthcare Mater., 2019, 8, 201901015)。湖南大學材料科學與工程學院為論文第一單位,碩士研究生章萬奇為論文第一作者,王祖勇副教授為通訊作者。四川大學胡雪豐副研究員和新加坡南洋理工大學Wen Feng研究員為共同通訊作者。
上述研究得到了國家生物醫學材料工程技術研究中心王云兵教授團隊和新加坡國立大學Hong Minghui教授、Chan Kok Yen Jerry教授團隊的幫助。該工作得到了國家和湖南省自然科學基金、湖南省科技創新平臺與人才計劃等資助。
文章鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.201901015
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