新型纤维-水凝胶复合支架模拟骨骼肌结构用于骨骼肌修复

如何设计简便高效的组织工程支架模拟正常骨骼肌组织来诱导三维细胞取向生长和肌管取向形成，是一个急于解决但研究甚少的问题。西安交通大学前沿科学技术研究院生物工程与再生医学研究中心郭保林教授课题组在在国际纳米材料领域权威期刊《ACS Nano》上发表题为“Nanofiber Yarn/Hydrogel Core-Shell Scaffolds Mimicking Native Skeletal Muscle Tissue for Guiding 3D Myoblast Alignment, Elongation, and Differentiation”的最新研究成果。

该研究提出了采用取向的纳米纤维束和光固化水凝胶相结合的方法制备出一种模拟正常骨骼肌组织的新型纤维-水凝胶复合支架。该复合支架材料的纳米纤维束结构可起到促进骨骼肌细胞的取向和分化的作用，而光固化水凝胶则为骨骼肌细胞的生长及营养传输提供了一个合适的三维环境（图1）。

图1: (a) 新型纤维-水凝胶复合支架充分模拟正常骨骼肌组织的三维结构。(b) 纤维-水凝胶复合支架的制备示意图。

为了证实这种新型纤维-水凝胶复合支架对于三维细胞取向和三维肌管极性生长的诱导作用，将小鼠成肌细胞接种在支架上研究细胞的三维取向及成肌分化。在经过7天培养后，小鼠成肌细胞在复合支架中分化形成具有和纳米纤维束相同取向的三维成熟肌管结构，证实了复合支架可以促进三维肌管形成和极性生长（图2）。

图2: (a) 小鼠成肌细胞在复合支架内三维取向生长。(b-e) 复合支架促进三维肌管形成和极性生长

http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.5b03644