科學家研發出基于多尺度螺旋纖維束的生物組織支架

　　近日，美國麻省理工學院、北京航空航天大學和浙江理工大學科研人員在國際著名期刊《美國科學院院刊》（PNAS）在線發表了題為“Helical nanofiber yarn enabling highly stretchable engineered microtissue”（螺旋纖維束用于高度可伸縮的人造微組織）的研究論文。該研究提出了一種簡單普適性的制備多級結構螺旋纖維的方法，對其力學性能進行了理論模擬，并研究了其作為細胞生物組織支架的動態拉伸細胞生物活性。

　　研究者受天然生物組織多尺度纖維的啟發，通過紡絲技術結合加捻方法仿生設計并制備了多尺度結構螺旋纖維束，研究了原始纖維束和多尺度結構螺旋纖維束的力學性能，通過優化不同的材料成分（包括PLGA、PVDF-HFP、PU和CA），獲得了具有超高應變（高達1500%）的多尺度纖維束，進而探討了不同結構纖維束在動態拉伸狀態下（包括拉伸和彎曲）作為細胞支架的生物活性穩定性。研究表明，多尺度螺旋纖維束由于具有獨特的螺旋圈結構，在動態拉伸細胞活性方面明顯優于一級纖維束，材料表面的多尺度周期性拓撲結構不但可以改變細胞的物理特性（包括細胞的體積和取向），同時還可以通過調控特定轉錄因子向細胞核的運輸，誘導充間質干細胞朝肌肉細胞的定向分化。

　　論文提出的方法為制備先進柔性材料、工程設計材料、細胞生物學的發展等提供新的技術支持，所制備的材料在人類健康監測、可穿戴電子、可伸縮性制動器、人造生物器官等領域具有潛在的應用。