中国科学院上海硅酸盐研究所研究员吴成铁团队设计了一种生物3D打印预神经化心肌修复支架,由无机材料诱导,为心肌梗死修复提供了新的思路。5月24日,相关研究在先进材料中发表。
神经负责调节人体的各种生理活动,可以在组织修复过程中激活组织内部的再生机制。因此,通过调节神经,不可逆损伤和难治性病理状态有望得到修复和治疗。
心肌梗死严重威胁着人类的生命和健康,但受损的心肌组织往往难以恢复,只能通过药物和手术避免进一步恶化。研究表明,神经元对心肌细胞的成熟和心肌组织的再生起着积极的作用。神经干细胞可分化为神经元,具有自我更新的潜力。有望实现心肌病理状态的自适应调节,作为活性修复成分。
研究小组设计了一种生物3D打印预神经化心肌修复支架,以生物相容性水凝胶GelMA为基体,利用无机生物材料硅酸锶诱导神经干细胞。
经过一系列实验,研究小组发现,硅酸锶释放的离子显著调节了支架中神经干细胞的分化,使神经干细胞更倾向于分化为成熟的神经元,从而“预神经化”支架。
机制研究表明,预神经支架可以显著促进心肌结构中心肌细胞结构和功能的成熟,实现心肌细胞的同步搏动。预神经支架可以激活四种典型的昼夜节律基因与心脏保护有关,从而促进心脏功能的恢复,缓解心室的重建,加速梗死区域的血液供应重建,表明预神经支架具有激活组织修复的潜力。
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