本报讯(记者 操秀英)
美国研究人员近日成功利用小鼠心肌细胞,在塑料聚合物衬底上制造出多种具有马达功能的肌肉修补薄膜。这项研究成果有望为心脏和其他肌肉组织损伤的患者带来福音。
在新的研究中,美国哈佛大学的生物物理学家帕克及同事首先在载玻片上铺设一薄层热敏聚合物材料,然后在其上添加一层具有很强活性的高乙烯基含量硅橡胶(PDMS),再利用微接触印刷术在这两层衬底上印下已成型的有利伤口恢复的纤粘蛋白层,最后让小鼠的心肌细胞紧密附着在该纤粘蛋白薄层之上。经过数日培养,这些心肌细胞生长、扩散并产生新的连接。最后降低温度,热敏聚合物及其上面的部分就会从载玻片上脱离,这样制造出来的薄膜材料具有卷、抓、跳甚至游动等多种功能。
该研究小组表示,这种薄膜具有多种用途。如其游动性可以用来模拟灭绝动物的游动,帕克说:“我们可以利用这种薄膜,了解海洋生物的生物力学特性。但最大最广泛的用途还是让它承担心脏的功能。”他说:“心脏是一个机器,对这些薄膜进一步的研究完全可以让它和正常心脏一样跳动。”帕克表示,人工肌肉释放的力量可以和真正心脏肌肉相媲美。
英国布里斯托尔大学生物仿生学研究者乔纳森·洛斯特表示,这些薄膜表现出来的特殊性能令人吃惊。虽然他认为离实际应用还有几年,但他表示,该发明无疑会给很多领域带来重大进步,“很多工作需要用到这种智能薄膜,如制造能在血流里游动并清理血栓的微型自主机器人,或者扫除气管里灰尘的微型刷子等。”
虽然此前科学家已经在机体组织替代材料上取得了长足进步,但设计肌肉的替代和修补材料要困难得多,主要原因是很难使厘米级的肌纤维和纳米级细胞马达蛋白能够很好地结合起来。