近日，來自匹茲堡大學和萊特州立大學的科學家們發現，一種新型的碳骨架可以幫助受傷或病變的肌肉組織再生。
由于人體骨骼肌肉會自然的抑制再生能力，因此在肌肉損傷后，人體需要通過其他的方法來幫助其再生。其中之一是在受損部位使用骨架材料來制成祖細胞（成肌細胞）分化成為肌管，這是肌肉再生的第一階段。最終，肌管形成亞微米級的肌原纖維，肌原纖維進一步組織分化，并且聚集起來形成有功能的肌肉群。與此同時，任何支架要想促進組織再生也必須模仿這種納米微型結構和納米組織層次。
碳可以在多層次多尺度上進行加工，故此這是一種極為理想的骨架材料。來自匹茲堡大學的Shilpa Sant教授和萊特州立大學的Sharmila M. Mukhopadhyay教授正是利用了這種性能來研究他們的多層次碳納米結構。
Sant 和 Mukhopadhyay教授表示“由于碳元素良好的導電性，我們選擇碳基材料作為研究的基礎，這種材料可以刺激骨骼肌肉組織的興奮，并促進其再生”。
據悉，該團隊使用傳統的化學氣相沉積法用于碳納米管層的生長，該方法主要使用兩種不同的骨架結構，一種是微孔碳泡沫，另一種是碳纖維層。
這兩個結構促進細胞融合和生長，并且刺激其分化成為祖細胞，之后進一步形成肌原細胞。其中，碳納米管層為生長的細胞提供力學支撐，直到在這些細胞被錨定、誘導并分化成為肌管。
“通過檢測多尺寸結構及其物理化學特性，我們所研究的材料具有更強的可再生能力，”Sant 和 Mukhopadhyay教授向人們解釋其材料的優勢。
但科學家們發現，只有碳納米纖維涂層管才能刺激肌管排列的形成。其中纖維的定向性是刺激肌細胞融合形成肌管的關鍵因素，這也是功能性肌肉再生的第一步。
“碳納米管層可以精確的控制納米材料的粗糙度和材料的潤濕性，從而促進成肌細胞黏附，生長和分化成心肌細胞。通過結合碳基纖維組織的微觀結構，促進多核肌管的形成。”研究人員表示。
Sant 和 Mukhopadhyay教授的發現證實了用于肌肉再生的碳骨架必須擁有納米級的結構才能支持分化的成肌細胞形成肌原細胞，并且通過誘導使得成肌細胞融合為肌原細胞。
最后，科學家們表示，這些碳骨架的主要用途有兩個，一個是通過電流刺激骨骼肌肉、神經組織、心臟組織等使其再生，另一個是用作生物傳感器來追蹤特定的生物標記物或病原體。
