蛛絲蛋白具有高強度,高模量,并被廣泛用于醫學研究,最近研究人員發現其可以作為再生心臟組織的支撐材料,這一發現也解決了人造心臟的最大挑戰。如果研究順利,未來人類有望通過自身組織細胞再生心臟。
最近有很多關于蜘蛛絲是多么神奇的材料的討論,并且很快會發現它被用于從電子產品到超強面料的各個方面。現在,又有一個讓我們對蜘蛛絲感到興奮的因素,醫生可能在某一天會用蜘蛛絲再造一個全新的心臟。
在體外培養新的器官和組織是生物醫學研究的前沿領域。你可以想象:如果醫生可以通過病人自己的干細胞培養出移植用心臟或腎臟,那病人就不需要再為找到一個合適的捐贈者而煩惱了,免疫排斥的風險也會降到零。但要達到這一水準我們還要做很多研究。
最大也是最起始的挑戰就是找到一種用于培養器官組織的支撐材料,這種材料必須是無毒的,對細胞生長無妨礙作用的,更重要的是不會被自己的身體所排斥,事實證明,這將是一項相當艱巨的任務。
心臟組織細胞在一個用熒光著色標記的基體中生長
但是正如最近發表在《PLOS ONE》上的一篇研究所描述的,用于構建蜘蛛網鏈的基因工程蛋白纖維可能滿足培養人類心臟組織的要求。蜘蛛絲蛋白纖維已經在作為一種非常有效的培養肌腱和軟骨的基質中得到證明。莫斯科物理和技術研究所的研究人員決定研究在實驗中通過轉基因酵母細胞培養的蜘蛛絲蛋白是否也能被用作培養卡爾菌——一種心臟組織的細胞。
在他們的實驗中,研究者通過幼鼠的卡爾菌培育了一種蜘蛛絲蛋白纖維基體。3到5天內,一層心肌細胞形成。后續的測試證明這種組織能夠像正常的心臟組織一樣進行同步電脈沖。
我們能夠以任何形式的人工支架培植完整的人類心臟可能還需要一段時間,但令人激動的是,可以看到我們正在朝著這一目標不斷前進。如果通過蜘蛛絲網縫合一個人工心臟的想法聽起來令人毛骨悚然的話,那么你肯定不了解這一點:蜘蛛絲蛋白纖維的強度是鋼的5倍,彈性是尼龍的2倍。如果有這樣的人工心臟的話,那聽起來倒像是對心臟的一個升級。
- 浙大計劍教授、張鵬研究員團隊 Nat. Commun.:鏈纏結增強羊毛角蛋白/白蛋白纖維用于生物可吸收和免疫相容的外科縫線 2025-03-31
- 東華大學柯勤飛、趙奕/港城大胡金蓮團隊 Nano Lett.:以廢治廢 - 助力可持續水體修復的多功能角蛋白纖維狀吸附材料 2024-10-14
- 新加坡國立大學黃德建教授團隊 AM:用細胞培養的豬肉片 - 可食用微米級“豬欄”的3D打印制造與人造肉培養技術 2022-10-30
- 南開大學劉遵峰教授課題組招收博士生(2025年入學)、師資博士后等 - 材料學、化學、高分子、物理、生物學、紡織與纖維、金屬、計算模擬、電子信息等 2025-04-17
- 天津工業大學張擁軍/張巖團隊 CEJ:仿蛛絲強黏韌共晶凝膠纖維 2025-02-27
- 南開劉遵峰、東華朱美芳院士、中國藥大周湘 Nat. Commun.:超細納米纖維的高強韌聚電解質人造蛛絲和高性能人工肌肉 2024-04-28
- 浙大王征科課題組《Adv. Sci.》綜述:生物材料在角膜再生中的應用 2025-01-02