深受儿童喜爱的棉花糖如今有了新用途:帮助科学家培养用于移植的人体替代性组织,可用于整形和其他临床治疗。这一发现来自美国纽约长老会医院的史帕克特医生与康奈尔大学研究员贝朗的合作研究,他们通过模拟血液流动路径,发现棉花糖的纤维结构非常适合为实验室培养骨骼、皮肤、肌肉或用于重建乳房的脂肪,还能制造血管网络。研究成果发表在《软物质》(Soft Matter)杂志上。
在组织工程领域,构建功能性血管网络一直是重大挑战。传统方法难以形成足够精细且连贯的微血管结构,而棉花糖因其多孔、可溶性纤维特性,成为理想的牺牲模板。具体操作如下:
首先,将棉花糖放入人体组织形状的模子中,浇注一种可降解的粘稠化学液体——聚二甲基硅氧烷(PDMS),使其固化成型。随后加入两根糖棒作为较粗的动脉。在温暖的液体环境中经过一周后,棉花糖完全溶解,在模子内留下由棉花糖纤维造成的细微“通道”,形成模拟的“血管网”,而糖棒则形成主供血管道。
接着,在模子中植入希望制造出的组织(如骨骼、皮肤等)的成长中细胞,同时向“血管网”中供血。由于模子材料具有生物分解性,经过一段时间,它会逐渐自我降解,并被成长中的组织取代而消失。此时,再用两根稍大的糖棒作为静脉和动脉,与患者的供血系统相连接。人体自身的修复能力会让新血管自然融入原有的“血管网”,实现组织整合。
目前,科学家已利用此法获得一个长满密布血管的组织,并让老鼠血在其中的细管中流动。尽管人造微血管不如天然血管完美,但足以用于培植组织细胞,帮助因外伤缺陷或疾病导致组织受损的患者,更可以促进皮肤生长,完成胸部肌肉以及脂肪的重建。
这一方法为组织工程提供了低成本、易操作的血管化策略,有望在整形外科、创伤修复等领域推广应用。相关研究发表于《软物质》(Soft Matter, DOI: 10.1039/b819905a),作者为Leon M. Bellan和Jason A. Spector。
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