据报道，美国约翰霍普金斯大学生物医学工程师与韩国汉城国立大学研究团队合作，开发出一种具有纳米凹槽和脊状突起的薄片，成功在体外培育出结构和功能类似天然心肌的组织。该研究突破性地发现，心肌细胞能够通过对纳米级物理图案的敏感“纳米触觉”接收生长指令，无需依赖传统的化学信号调控。

这一创新方法为心脏疾病的组织工程和再生医学提供了新的思路。相关研究成果已发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）网络版上。项目负责人、约翰霍普金斯大学怀廷工学院生物医学副教授安德烈·列夫琴科（Andre Levchenko）指出，传统在光滑培养皿表面生长的心肌细胞只能部分模拟天然心肌的生物特性，原因在于心肌细胞的生长高度依赖于胞外基质（ECM）提供的复杂物理信号。

胞外基质作为由纤维构成的三维“脚手架”，不仅支撑组织结构，还通过其纳米级的物理特性深刻影响细胞的排列和功能。实验室中缺乏这种高度结构化的物理环境，限制了心肌细胞的功能成熟。

为此，研究团队设计并制造了一种薄片，其表面具备类似ECM的纳米结构和柔韧性。列夫琴科解释道：“天然心肌组织中，细胞沿着ECM纤维线性排列，这种排列方式对心肌的结构和功能至关重要。ECM纤维的尺寸约为几十到几百纳米，相当于人类头发丝直径的千分之一。”

该薄片的脊状突起宽度在150纳米至800纳米之间，凹槽宽度为50纳米至800纳米，脊状突起高度为200纳米至500纳米。研究显示，仅通过调控这些纳米结构的几何参数，即可精准控制心肌组织的结构和功能，表明心肌细胞具备高度敏锐的“纳米触觉”能力。这一机制可能源于细胞对纳米结构表面形态的主动适应和变形，细胞会尽力占据纳米结构间的空隙。

该发现不仅证实了ECM在细胞生长中的关键引导作用，也展示了通过模拟ECM物理特性制造高质量心肌组织的潜力。列夫琴科团队计划未来开发三维纳米结构培养基质，以进一步提升体外心肌组织的成熟度和功能性。

此项研究为心脏再生医学和组织工程领域提供了重要的技术基础和理论支持，预示着未来心脏疾病治疗的新方向。