纳米模式指导干细胞发育

 作者:虎噩     |      日期:2017-08-01 09:19:39
研究人员发现,如果干细胞生长在蚀刻有纳米级图案的基底上,而不是添加化学物质,则可以促使干细胞发育成骨骼,而不是肌肉或软骨组织专家说,这一发现可能会导致更持久的人工植入物经过纳米工程,以促进周围环境中合适的组织发育生物学家通常用化学物质处理干细胞,使它们分化成特化细胞并成为某些类型的组织但是,由英国格拉斯哥大学的组织工程师Matthew Dalby及其同事进行的骨髓干细胞实验表明,这不是必需的,只要细胞的物理环境完全正确 Dalby的研究小组将干细胞培养成含有足够营养的培养基,以保持它们存活和生长,但不会导致它们分化但他们通过电子束光刻技术定制了用于支持生长细胞的基板,这是一种在计算机微芯片设计中更常用的技术该过程涉及在表面发射一束电子先前的研究表明,不同的底物可以改变正常细胞生长的速度但牛津大学的研究小组发现,某些纳米模式会诱使干细胞变成骨骼而不是肌肉,脂肪或软骨组织 “我们没有使用任何其他外部因素来引发分化,”Dalby说,他的研究成果于周四在英国坎特伯雷举行的实验生物学会会议上发表 “我们开发的地形就足够了”研究人员首先在特殊聚合物表面上创建了不同的纳米级凹坑图案 - 小于100纳米宽然后将这些表面用于制造金属模具,该金属模具又用于印刷由另一种聚合物制成的最终基材研究人员在发现它们可以诱导干细胞生长成特定组织之前,对纳米坑的各种排列进行了实验在平坦表面上生长的干细胞没有分化并保持柔软在覆盖有高度有序排列的纳米凹坑的基板上生长的那些也是如此但是在覆盖有部分均匀和部分随机纳米凹坑图案的表面上生长的细胞生长为钙化骨细胞 “当人们在这种研究中发展模式时,他们往往会产生高度有序或高度无序的模式,”多尔比告诉“新科学家”杂志 “我们采取了一条中间路线,在一个有组织的模式中添加了一点障碍”这些模式对干细胞生长的影响正是不明确的,但Dalby有一些想法他建议细胞从邻近蛋白质的形状和蛋白质胶原蛋白的结构中获得类似于体内接受的“纳米级线索”干细胞分泌的蛋白质与纳米图案表面相互作用的方式也有助于解释结果 “它会影响细胞的形状,这似乎会影响其染色体的行为及其分化的方式,”Dalby说更好地了解纳米级线索如何影响细胞的生长可能使科学家能够创建触发其他细胞行为的表面,包括分化成其他类型的组织荷兰Radboud大学的植入研究员Frank Walboomers说,这一发现有助于改善植入物与身体融合的方式 “这项工作展示了表面非常精细结构对细胞的能力,”他说一旦进入体内,现有的骨和髋植入物通常会被软组织包裹,这会削弱它们的功能但是将来这种植入物的表面可以进行纳米工程以诱导干细胞变成骨骼 Walboomer解释说,这将延长髋关节置换术的寿命,超过目前的10至15年 “表面形貌对于干细胞的发育显然至关重要,